1

什么是工業以太網？

基于以太網的技術標準，結合了工業環境的特殊需求和特點，在傳統以太網的基礎上進行了一系列的改進和擴展，達到滿足工業環境中對實時性、可靠性和安全性的特殊需求。日常生活中我們使用的支持TCP/IP的以太網通信反應時間通常為100ms，具有不確定性，不適用于工業場景。因此在一些大型工業設備制造商的推動下，產生了很多不同的工業以太網協議，如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、ModbusTCP/IP、POWERLINK、SercosⅢ和時間敏感網絡（TSN）等。下面就來一起了解下。

2

EtherCAT-倍福

開放但不開源的技術，也就是說，你可以任意適用該項技術，但如果要進行相關設備的開發，需要向倍福自動化公司獲取相關授權。靈活、低成本，近期發展迅速。EtherCAT技術突破了其他以太網解決方案的系統限制，通過該項技術，無需接收以太網數據包，將其jiema，之后再將過程數據復制到各個設備。EtherCAT是MAC層協議，對于如TCP/IP、UDP、Web服務器等任何更別的以太網協議而言都是透明的。在拓撲方面，EtherCAT幾乎支持任何拓撲類型，包括線型、樹型、星型等。

3

EtherNet/IP-羅克韋爾

由羅克韋爾研發，ODVA管理。EtherNet/IP是TCP/IP上的應用層協議。EtherNet/IP使用標準以太網物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層，采用的是商業以太網通信芯片、物理介質和星型拓撲結構，采用以太網交換機實現各設備間的點對點連接，能同時支持10Mbps和100Mbps以太網商用產品。由于EtherNet/IP使用以太網的物理層網絡，并架構了TCP/IP的通信協議上，因此用微處理器上的軟件即可實現，不需要特別的ASIC或FPGA。EtherNet/IP使用標準以太網和交換機，因此它在系統中擁有的節點數不受限制。這樣，就可以跨工廠車間的多個不同終點部署一個網絡。EtherNet/IP提供完整的生產者-消費者服務，并可實現非常高效的從站對等通信。

4

PROFINET-西門子

主要由西門子和PROFIBUS&PROFINET國際協會所提出，是一種基于以太網的工業自動化通信協議。它支持實時和非實時通信，能夠處理大量的實時數據和控制信息。PROFINET具有高靈活性和可擴展性，可以與現有的自動化設備和系統進行無縫集成。PROFINET=PROFIbus+etherNET，把Profibus的主從結構移植到以太網上，所以PROFINET會有Controller和Device，他們的關系可以簡單的對應于PROFIbus的Master和Slave。需要注意的是：PROFINET是基于以太網的，所以可以有以太網的星型、樹型、總線型等拓撲結構，而PROFIbus只有總線型，所以PROFINET就是把PROFIbus的主從結構和etherNET的拓撲結構相結合的產物。

5

ModbusTCP/IP-施耐德

該協議由施耐德公司推出，是一種基于以太網的通信協議，它是 Modbus 協議在 TCP/IP 網絡上的實現。Modbus TCP/IP 將 Modbus 協議映射到 TCP/IP 協議棧上，使得 Modbus 設備可以通過以太網進行通信。這是一種面向連接的方式，每一個呼叫都要求一個應答，這種呼叫/應答的機制與Modbus的主/從機制一致，但通過工業以太網交換技術大大提高了確定性，改善了一主多從輪詢機制上的制約。Modbus TCP/IP Modbus 是一種廣泛應用于工業自動化領域的通信協議，用于設備之間的數據交換和控制。

6

CC-Link IE TSN-三菱機電

CC-Link IE TSN（CC-Link Industrial Ethernet Technology for Synchronization and Time Sensitive Networking）由三菱電機公司主導開發的，是 CC-Link 協議的一個演進版本，結合了以太網技術和時間敏感網絡（TSN）的特性。CC-Link IE TSN 將這些特性與 CC-Link 的優勢相結合，為工業網絡帶來了以下好處：實時性和確定性：通過 TSN 技術，CC-Link IE TSN 能夠保證關鍵數據的實時傳輸，滿足嚴格的時間要求。多協議共存：支持多種以太網協議在同一網絡中共存，實現了不同設備和系統的集成。時間同步：確保整個網絡中的設備具有jingque的時間同步，有助于協同操作和事件記錄。高可靠性：采用了冗余鏈路、容錯機制和故障診斷功能，提高了網絡的可靠性和穩定性。安全性：提供了安全機制來保護網絡免受未經授權的訪問和數據篡改。

7

HSE-FF現場總線基金會

HSE（High Speed Ethernet）：由FF現場總線基金會于2000年發布，是以太網協議IEEE802.3、TCP/IP協議族與FFIll的結合體。FF現場總線基金會明確將HSE定位于實現控制網絡與Internet的集成。其核心部分是鏈接設備，它是HSE體系結構將Hl（31.25kb/s）設備連接到100Mb/s的HSE主干網的關鍵組成部分，同時具有網橋和網關的功能。HSE是一種基于Ethernet+TCP/IP協議、運行在100Base-T以太網上的高速現場總線。HSE 的結構是一個增強型的標準以太網模式，底層采用標準以太網IEEE802.3μ的和CS-MA/CD鏈路控制協議來進行介質的訪問控制。HSE除了具有高帶寬和更好的開放性之外，靈活的網絡和設備冗余形式以及靈活功能塊技術是其特色技術。

8

POWERLINK-貝加萊

奧地利自動化公司貝加萊開發，所有的源碼都是公開的，任何人都可以免費下載和使用。POWERLINK是Ethernet的擴展，混合了輪詢以及時間切片機制，可以提供：時間關鍵資料可以確保在非常短的等時周期中發送，具有可規劃的回應時間；網絡上的所有節點都可以時間同步，精度可以到微秒以下。具有高帶寬、低延遲和實時性能。它可以提供可靠的實時通信和同步，用于連接各種工業設備和自動化系統，如機器人、PLC（可編程邏輯控制器）、驅動器、傳感器、控制面板等。POWERLINK可以實現實時數據傳輸和控制信號傳遞，支持多節點和分布式控制系統。該協議還提供了靈活的網絡配置和擴展性，可以適應不同規模和復雜度的工業自動化系統。它使用標準的以太網硬件和協議，并且與其他以太網通信協議兼容，使得POWERLINK可以與現有的系統集成和互操作。POWERLINK被廣泛應用于工業自動化領域，特別是在機械制造、自動化生產線、工藝控制以及機械和設備控制方面。它提供了高性能、實時的數據通信，有助于提高生產效率和設備控制精度。

9

SercosⅢ-德國 Sercos 協會

Sercos III 協議是由德國 Sercos 協會開發的。Sercos 協會是一個由多家工業自動化領域的公司組成的組織，他們共同致力于推動 Sercos 技術的發展和應用。一種實時以太網協議，它提供了高性能的實時通信和同步功能，支持高速數據傳輸和實時控制，主要用于伺服控制器。Sercos已在工廠自動化應用（適合機械工程和建筑）領域風靡了30多年。SercosIII是其第三代協議，制定于2003年。Sercos III 協議采用串行實時通信技術，能夠實現控制器與驅動器之間的高速數據傳輸，支持多種通信模式和拓撲結構。它還提供了豐富的功能，如同步控制、參數設置、故障診斷等，以滿足工業自動化系統的需求。Sercos III 協議的開發旨在為工業自動化領域提供一種標準化的通信解決方案，促進不同設備和系統之間的互操作性和集成性。通過使用 Sercos III 協議，可以實現更高效、更jingque的運動控制和自動化系統的集成。Sercos III 協議是一種用于運動控制和工業自動化的實時通信協議。它具有高速、高精度和高可靠性的特點，被廣泛應用于機器人、數控機床、包裝機械、印刷設備等領域。

10

TSN-多個行業組織和標準機構共同推動

TSN（Time Sensitive Networking，時間敏感網絡）并不是由某個特定的公司開發的，而是由多個行業組織和標準機構共同推動的。除了實時能力和確定性之外，TSN還有另一項巨大技術優勢，那就是網絡擴展能力，這使得TSN能以10Mbps、100Mbps、1Gbps或10Gbps的速率運行，TSN是一種有望取代總線的技術。嚴格意義上，TSN代表以太網中支持實時性的第二層，不是完整的實時協議。也就是說，TSN不會取代PROFINET、EtherNet/IP及類似的以太網協議。相反，這些工業以太網協議長期而言將支持第二層TSN，因此傳統工業以太網協議不會消失，但未來將建立在TSN之上。但是，現場總線則可能會被以太網性取代。TSN 是一種新興的以太網技術標準，旨在為以太網提供實時性、確定性和低延遲的通信能力，以滿足工業自動化、qiche、航空航天等領域對時間敏感應用的需求。TSN 的發展涉及到眾多公司、研究機構和標準組織的參與和貢獻。其中一些重要的組織和機構包括 IEEE（電氣和電子工程師協會）、IEC（國際電工委員會）、IETF（互聯網工程任務組）等。這些組織致力于制定 TSN 相關的標準和規范，推動 TSN 技術的發展和應用。許多公司也積極參與到 TSN 的研究和開發中，包括網絡設備制造商、自動化系統供應商、qiche制造商等。他們通過合作和創新，推動 TSN 技術在實際產品和解決方案中的應用。TSN 的發展是一個多方合作的過程，其目標是建立一個開放、統一的標準，使不同廠商的設備和系統能夠互操作，實現更高效、可靠的實時通信。這有助于推動工業互聯網、智能制造和其他時間敏感應用的發展。