各種工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別其實(shí)就是協(xié)議的區(qū)別，其中主要的還是應(yīng)用層協(xié)議的區(qū)別。 都是以太網(wǎng)通訊，只是每個(gè)公司的叫法不一樣，西門(mén)子用profinet、ab用ethernet ip、施耐德的modbus tcp/ip。
取個(gè)例子，以太網(wǎng)就像高速公路，ethernet/ip、profinet、modbus tcp/ip分別像高速公路上的寶馬、奔馳、奧迪車(chē)，都可以從一個(gè)城市把物品運(yùn)送到另一城市。但是每個(gè)車(chē)上安裝的零件無(wú)法和另一車(chē)上的零件進(jìn)行更換。
ethercat(以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù))是一個(gè)以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開(kāi)放架構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，etercat名稱中的cat為controlautomation technology(控制自動(dòng)化技術(shù))首字母的縮寫(xiě)。初由德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司(beckhoff automationgmbh)研發(fā)。ethercat為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和拓?fù)涞撵`活性樹(shù)立了新的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，它還符合甚至降低了現(xiàn)場(chǎng)總線的使用成本。ethercat的特點(diǎn)還包括高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議(sil3)。
ethernet/ip是一個(gè)面向工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議。它建立在標(biāo)準(zhǔn)udp/ip與tcp/ip協(xié)議之上，利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問(wèn)和控制工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備定義了一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議西蒙公司開(kāi)發(fā)
ethernt/ip屬于odva組織，rockwell只是其中一個(gè)推廣力度比較大的公司而已。施耐德也是odva組織的成員，施耐德所有plc都可以支持ethernt/ip協(xié)議。ethernt/ip協(xié)議是總線之一，和controlnet、devicenet一起稱為cip總線。可以實(shí)現(xiàn)協(xié)議間路由，但是需要rslinx軟件進(jìn)行配置。通訊時(shí)需要設(shè)置rpi參數(shù)，沒(méi)有任何客戶端的反饋信息，因此不管現(xiàn)場(chǎng)客戶端是否收到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)一致由服務(wù)器不斷的發(fā)，缺少相應(yīng)的檢測(cè)。
profinet由profibus組織(profibus international，pi)推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，profinet為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以*兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(如profibus)技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。
profinet是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、it標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過(guò)程自動(dòng)化。
modbus/tcp是簡(jiǎn)單的、中立廠商的用于管理和控制自動(dòng)化設(shè)備的modbus系列通訊協(xié)議的派生產(chǎn)品。顯而易見(jiàn)，它覆蓋了使用tcp/ip協(xié)議的 “intranet”和“internet”環(huán)境中modbus 報(bào)文的用途。協(xié)議的通用用途是為諸如plc’s，i/o模塊，以及連接其它簡(jiǎn)單域總線或i/o模塊的網(wǎng)關(guān)服務(wù)的。
modbus/tcp協(xié)議是作為一種(實(shí)際的)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行的。既然modbus已經(jīng)廣為人知，該規(guī)范只將別處沒(méi)有收錄的少量信息列入其中。然而，本規(guī)范力圖闡明modbus中哪種功能對(duì)于普通自動(dòng)化設(shè)備的互用性有價(jià)值，哪些部分是modbus作為可編程的協(xié)議交替用于plc’s的“多余部分”。 它通過(guò)將配套報(bào)文類(lèi)型“一致性等級(jí)”，區(qū)別那些普遍適用的和可選的，特別是那些適用于特殊設(shè)備如plc’s的報(bào)文。
modbus tcp/ip由modbus ida組織提出，有施耐德旗下的modicon公司主推，在目前施耐德所有plc產(chǎn)品中都支持，同時(shí)也支持ethernet/ip協(xié)議，modbus tcp/ip是免費(fèi)的、全開(kāi)放協(xié)議，可以用vb等高級(jí)編程語(yǔ)言調(diào)用winsock控件即可實(shí)現(xiàn)與plc的數(shù)據(jù)通訊，因此，很多產(chǎn)品都支持該協(xié)議。同時(shí)利用該協(xié)議進(jìn)行通訊時(shí)，可以得到客戶端的數(shù)據(jù)校驗(yàn)返回，因此可靠性和安全性較高，當(dāng)然犧牲了數(shù)據(jù)量。
powerlink=canopen+ethernet 鑒于以太網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和canopen在自動(dòng)化領(lǐng)域里的廣闊應(yīng)用基礎(chǔ)，ethernetpowerlink 融合了這兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，即擁有了ethernet的高速、開(kāi)放性接口，以及canopen在工業(yè)領(lǐng)域良好的sdo 和pdo 數(shù)據(jù)定義，在某種意義上說(shuō)powerlink就是ethernet 上的canopen，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用了ethernet介質(zhì)，而應(yīng)用層則保留了原有的sdo和pdo對(duì)象字典的結(jié)構(gòu)
雖然這些工業(yè)以太網(wǎng)都是標(biāo)準(zhǔn)，但是指的是iec 61784里的標(biāo)準(zhǔn)，但是這些工業(yè)以太網(wǎng)不都是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)。即這些工業(yè)以太網(wǎng)并不都是符合ieee802.3u的標(biāo)準(zhǔn)，這當(dāng)中只有modbus-tcp和ethernet/ip是符合ieee802.3u的，只有符合ieee802.3u標(biāo)準(zhǔn)的，才能與it和以太網(wǎng)將來(lái)的發(fā)展相兼容。而不符合ieee802.3u標(biāo)準(zhǔn)的，基本上可以講不是以太網(wǎng)，它們都對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行了修改，或者是硬件或者是軟件，已經(jīng)不是以太網(wǎng)了。
a. modbus tcp和ethernet/ip的區(qū)別主要是應(yīng)用層不相同，modbustcp的應(yīng)用層采用modbus協(xié)議，而ethernet/ip采用cip協(xié)議，這兩種工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層采用的是csma/cd，因此是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，另外，這兩種工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層采用tcp/ip協(xié)議族。
還有一個(gè)區(qū)別是，modbus協(xié)議中迄今沒(méi)有協(xié)議來(lái)完成功能安全、高精度同步和運(yùn)功控制等，而ethernet/ip有cipsafety、cip sync和cip motion來(lái)完成上述功能，所以才有schneider加入odva，成為odva的核心成員來(lái)推廣ethernet/ip。由于這兩種網(wǎng)絡(luò)都是標(biāo)準(zhǔn)的tcp/ip以太網(wǎng)，所以所有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都可以接入這兩種網(wǎng)絡(luò)。
b. profinet分為原來(lái)劃分為v1,v2,v3，現(xiàn)在一般稱為profinetcba、profinet io和profinet irt.也就是通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)等通訊、實(shí)時(shí)控制和運(yùn)動(dòng)控制。v1采用tcp/ip協(xié)議，采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，而v2和v3不采用tcp/ip協(xié)議，這兩種都繞過(guò)tcp/ip協(xié)議，采用另外的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議，開(kāi)發(fā)profinet采用開(kāi)發(fā)人員人員認(rèn)為tcp/ip協(xié)議增加了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲，其實(shí)這是一種誤解，據(jù)美國(guó)密歇根大學(xué)的教授研究后認(rèn)為數(shù)據(jù)在tcp/ip中的傳輸延遲很小，他們研究得出數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)tcp,ip棧時(shí)延遲只有不到100微秒，如果采用udp/ip時(shí)就更小，同時(shí)他們研究也得出數(shù)據(jù)在不同應(yīng)用層延時(shí)比較大，不同的協(xié)議延遲不一樣，但是相差不是很大，從200us-800us不等，他們經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施(指交換機(jī)、網(wǎng)卡等)和tcp/ip協(xié)議并不是影響工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性的主要原因，而認(rèn)為應(yīng)用層協(xié)議才是主要原因。所以密歇根大學(xué)的教授認(rèn)為繞開(kāi)tcp/ip協(xié)議沒(méi)有絲毫的意義，反而由于缺少了tcp/ip協(xié)議，使得設(shè)備也就缺少了it功能，與其它現(xiàn)場(chǎng)總線沒(méi)有區(qū)別。
profinet v3就更特別了，它不*采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層，有一不時(shí)間采用以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層(csma/cd)，而另外一部分時(shí)間采用自己的數(shù)據(jù)鏈路層，通過(guò)一個(gè)高精度的時(shí)間來(lái)完成。所以profinet v3也就不是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)了，也就給profinet v3帶來(lái)如下的問(wèn)題：不能采用標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)、不能采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)芯片、與企業(yè)網(wǎng)相連可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)相連還要特殊的網(wǎng)關(guān)、添加和刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要重新組態(tài)網(wǎng)絡(luò)和重新啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、至今沒(méi)有千兆網(wǎng)絡(luò)，還有重要的是，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)以后發(fā)展了后，它不能與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)相兼容，不具有將來(lái)以太網(wǎng)所應(yīng)具有的功能。
c. ethercat這種工業(yè)以太網(wǎng)也很奇怪，它們不使用標(biāo)準(zhǔn)的芯片，一般不使用交換機(jī)，軟件也不是標(biāo)準(zhǔn)的，對(duì)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行了一些修改，我們知道一個(gè)數(shù)據(jù)幀只有一個(gè)源節(jié)點(diǎn)，但是對(duì)于ethercat一個(gè)數(shù)據(jù)可能有多個(gè)源節(jié)點(diǎn)，即一個(gè)數(shù)據(jù)是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)組合而成的。所以對(duì)于這樣的網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備也不能接入這樣的網(wǎng)絡(luò)。
我認(rèn)為ethernet/ip和profinet這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都適合各個(gè)行業(yè)。首先這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都用于傳輸非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，即可以用于離散控制，也可用于過(guò)程控制(當(dāng)然現(xiàn)在還不能用于本安應(yīng)用)。其次，這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都可用于網(wǎng)絡(luò)功能安全傳輸，ethernet/ip有cip safety協(xié)議，而profinet有profisafe協(xié)議,還有在運(yùn)動(dòng)控制方面profinet有 profinet irt，而ethernet/ip則有cip safety,二者都可以用于中的運(yùn)動(dòng)控制。
后兩者都有基于ieee1588的高精度時(shí)鐘同步。而modbus tcp,ethercat和powerlink,都只能完成部分控制任務(wù)，如modbus tcp一般只作常規(guī)io實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。而ethercat和powerlink則更象是為運(yùn)動(dòng)控制而開(kāi)發(fā)的，這二者好像沒(méi)有功能安全、在plc和dcs控制方面也沒(méi)有得到大自動(dòng)化公司的支持，況且這兩者又對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行修改，一個(gè)在軟件，另一個(gè)在軟件和硬件方面都進(jìn)行了修改，都不能兼容標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備，個(gè)人認(rèn)為這樣做得不償失，為滿足運(yùn)動(dòng)控制而不能兼容已有的標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備而開(kāi)發(fā)的工業(yè)以太網(wǎng)并不是以太網(wǎng)，與其說(shuō)是工業(yè)以太網(wǎng)還不如說(shuō)是另一種現(xiàn)場(chǎng)總線。