工業(yè)以太網(wǎng)
工業(yè)以太網(wǎng)由于其固有的可靠性、高性能和互操作性，已經(jīng)滲透到工廠車間，成為自動(dòng)化和控制系統(tǒng)的首選通信協(xié)議。近年，工業(yè)以太網(wǎng)的市場份額已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線協(xié)議，后者通常需要多個(gè)獨(dú)立和專有的布線設(shè)施。
為了滿足工業(yè)環(huán)境需要，工業(yè)以太網(wǎng)本質(zhì)上使用封裝在以太網(wǎng)協(xié)議中的特殊工業(yè)協(xié)議，以確保在需要執(zhí)行特定操作的時(shí)間和位置發(fā)送和接收正確信息。讓我們來看看這些協(xié)議，研究一下工業(yè)以太網(wǎng)與商用以太網(wǎng)環(huán)境的區(qū)別。
工業(yè)數(shù)據(jù)通信發(fā)生在路由層、控制層和傳感器層——每一層都需要不同級別的實(shí)時(shí)信息傳輸、沖突檢測和決策(本質(zhì)上預(yù)先確定任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路由)。雖然有好幾種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議可以支持工廠的各種通信要求，但有四個(gè)主要協(xié)議值得關(guān)注——Modbus TCP/IP、EtherCat、EtherNet/IP和ProfinetModbus
Modbus TCP/IP是首個(gè)推出的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，它本質(zhì)上是一種傳統(tǒng)的Modbus通信，在以太網(wǎng)傳輸層協(xié)議中壓縮，用于在控制設(shè)備之間傳輸離散數(shù)據(jù)。它利用簡單的主從通信，其中“從”節(jié)點(diǎn)在沒有來自“主”節(jié)點(diǎn)的請求的情況下不會發(fā)送數(shù)據(jù)，因此其不被視為真正的實(shí)時(shí)協(xié)議。
EtherCAT于2003年推出，是一種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，可為自動(dòng)化系統(tǒng)提供主/從配置的實(shí)時(shí)通信。EtherCAT的關(guān)鍵要素是所有聯(lián)網(wǎng)從機(jī)都能夠從數(shù)據(jù)包中僅提取所需的相關(guān)信息，并在向下游傳輸時(shí)將數(shù)據(jù)插入幀中——通常稱為“飛速”通信。
以太網(wǎng)/IP最初于2000年推出，是一種主要由羅克韋爾自動(dòng)化公司提供的廣泛應(yīng)有的應(yīng)用層工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，由開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商協(xié)會(ODVA)提供支持。它是唯一一個(gè)完全基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)并使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。由于其采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)交換，因此可支持無限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。然而，要求限制距離，以避免延遲并支持實(shí)時(shí)通信。
另一個(gè)重要協(xié)議(很大程度上是由于嵌入至西門子和GE控制器之中)是Profinet，是西門子與Profibus用戶組織的成員公司共同開發(fā)的應(yīng)用協(xié)議。它利用集成至設(shè)備中的特殊交換機(jī)本質(zhì)上將Profibus I/O控制器通信擴(kuò)展至以太網(wǎng)。