工业以太网通信常见的协议

　　工业以太网是一个基于IEEE802.3(Ethernet)的功能强大的区域和单元网络。工业以太网，提供了与新的多媒体世界无缝结合的方式，工业以太网通信管理协议也有不少。

　　ModbusTCP/IP协议：

　　由施耐德公司推出，将Modbus框架简单地嵌入TCP框架中，Modbus与Ethernet和TCP/IP相结合，形成了ModbusTCP/IP。以连接为导向的方式，每个呼叫只需要一个响应，响应/响应机制与Modbus的主/从机制是一致的，通过工业以太网交换技术，提高了确定性，在一主多从轮询机制方面的限制也得到改善。该协议在IO模块、GPS定位模块等设备中都有应用。

　　Profinet：

　　由Siemens开发，并由ProfibusInternational支持的Profinet目前有3个版本，第一个版本定义了基于TCP/UDP/IP的自动化组件。以太网以标准TCP/IP+IP为连接介质，在应用层以RPC/DCOM加标准TCP/IP协议实现节点间通信和网络寻址。可同时安装传统的Profibus系统和新型的智能现场设备。可以通过代理设备(proxy)将现有的Profibus网段连接到Profinet网络，从而允许Profibus设备和协议在Profinet中不受干扰地完整使用。

　　常规Profibus设备可以通过Agent与Profinet上面的COM对象通信，COM对象之间的调用通过OLE自动化接口来实现。该系统在高层设备和Profibus-DP现场设备技术之间采用以太网技术进行非实时关键通信，将实时控制域通过代理集成到高层设备上。

　　Profinet的第二个版本在太网上打开了两个渠道：使用TCP/IP协议的标准非实时通信渠道，以及提供精确通信能力的实时通信渠道(第三层和第四层)。这个协议通过减少数据长度来降低通信栈的吞吐量。为了优化通讯功能，Profinet定义了基于IEEE802.p的消息优先级。可用的最高7级。

　　第三版中的Profinet采用硬件方案来缩小软件通道，从而进一步减少对通信栈软件的处理时间。Profinet3也开始了基于IEEE1588同步数据传输的运动控制解决方案，以连接到集成的以太网交换机。

　　网络/IP协议：

　　IP是一种适用于工业环境应用协议系统，ODVA和ControlNetInternational两个主要工业组织推出，与DeviceNet和ControlNet一样，都是基于CIP协议的网络。该协议是一个面向对象的协议，可以保证在网络中隐含(控制)的实时I/O信息和显示信息(包括配置、参数设置、诊断等等)的有效传输。

　　IP采用与设备集以及ControlNet相同的应用层协议CIP协议。使用了相同的对象库和一致的行业规范，并且一致性很好。IP采用标准的Ethernet和TCP/IP技术来传输CIP通信包，这种通用的开放应用层协议CIP再加上Ethernet和TCP/IP协议，已经被广泛使用，从而构成了Ethernet/IP协议的架构。

　　EtherCAT：

　　由德国倍福Beckhoff公司开发支持，软件使用以太框架结构，以特定的环形拓扑发送数据。在网络中，每个站都从以太框架中获取与该站相关的数据，或者插入该站自身特定的输入/输出数据。在网络中，最后一个模块发送一个框架给第一个模块，从而形成并创建物理和逻辑环。在内部优先级系统中，EtherCAT也使得实时以太网帧比其他数据(如配置或诊断数据，等等)更有优先权。配置数据只能在传输实时数据的空隙中传输(如果空隙时间足够长的话)，或通过特定通道。EtherCAT还保留了标准的以太网功能，并且与传统IP协议兼容。要实现这类设备，需要集成至少两个以太网端口的专用ASIC芯片，并且采用基于IEEE1588标准的时间同步机制，以支持实时运动控制应用。

　　Powerlink：

　　由贝加莱B&R开发。在第三层和第四层，Powerlink协议扩展了TCP/IP栈/协议栈。其采用了一种超时间通信网络管理中间件来控制共享式以太网网段上的网络数据流量。算法采用了主从式调度方式，各站仅当主站请求被接收时，才发送实时数据。这样就保证了通讯的实时性，因为在特定的时刻，只有一站可以访问总线。要做到这一点，Powerlink需要基于IEEE1588进行时间同步。扩展版第二版包括了基于CANopen的通信和设备规范。