以太网，在它的许多版本中，作为工业应用的网络选择继续传播。
Leslie Langnau，总编辑
基于以太网的工业网络几乎占所有工业通信网络的40%，而且还在增长，超过了许多较老的现场总线类型的网络。这种增长背后的驱动因素包括以太网的无所不在，它是一个已建立的标准协议，得到广泛支持，易于获得，并提供规模经济，使用和熟悉度。
工业以太网的六个版本是CC-Link工业以太网、EtherCAT、Ethernet /IP、Ethernet Powerlink、Profinet IRT和Sercos III。它们提供不同的性能参数。
数据传输速度和数据可靠性可能是工业网络中最重要的功能。在给定的时间框架内，每个网络都采用不同的方法来交付数据，因此了解这种方法将影响您的选择。
大多数基于以太网的网络中使用的硬件是相同的;nic (network interface card)和CAT5以太网电缆具有较快、可靠的数据传输能力。密钥将是特定网络使用的实时协议。例如，一个典型的协议，如TCP/UDP/IP，它将在以太网层上运行，它不能以机床通常需要的速度传输数据，但对于其他应用程序完全足够。
因此，许多工业网络使用三种主要方法中的一种来使用以太网基础设施交付确定性。
第一种方法是标准软件和标准以太网。这种方法使用TCP/IP层，并将实时机制添加到顶层。
第二种方法是使用标准以太网“开放”软件。(与控制机构检查开放程度)以太网协议实际上只涵盖了布线以及数据包如何通过布线进行排列和传输。通过开放软件和标准以太网方法，软件协议可以在标准以太网协议上实现。确定性通常来自于软件的专有部分，该部分在特定的时间或设置中安排数据包的传输。该软件通常驻留在所谓的OSI第3层和第4层。
第三种方法是开放软件和修改以太网。这种方法通常会产生以太网的新标准，如IEEE 802.xxxxx。在某些情况下，这种方法需要新的硬件来执行所需的功能。开放软件在公共领域是免费的。
现在，让我们看看每个网络的具体细节。
化工工业以太网
CC-Link合作伙伴协会(CLPA)的CC-Link是许多制造商使用的开放协议。针对特定的应用需求，有许多变体:CC-Link/LT, CC-Link安全，和CC-Link工业以太网(IE)控制和现场。大多数版本提供100米速度为10mbps。
CC-Link IE Field支持高级自动化的需求。它利用千兆以太网，因此可以处理工业物联网的数据量和速度。该网络将现场级设备连接到控制器，将控制器连接到其他控制器，并在不使用交换机的情况下提供确定性通信。用户不需要以太网的详细知识就可以使用。它是一种基于令牌的通信方法，这意味着每个设备在特定的时间段内获得对网络的控制。
EtherCAT
EtherCAT协议由贝克霍夫自动化公司开发。EtherCAT技术集团(ETG)现在负责并控制该协议的开发。
它采用开放的软件和改进的以太网协议方法。EtherCAT提供确定性响应;它能够在32.5 μs内处理1000个I/O点，或在125 μs内处理来自100个轴的数据。
它使用总线主控制器(中央控制器)在连接设备的环形结构中。而EtherCAT使用以太网的电报结构，只有一个电报被发送到所有连接的站和从站。电报或数据包分为实时数据和一般数据两部分。当信息包在环上传播时，相关的输出数据被连接的设备提取出来，或者输入数据被插入到信息包中。非常大的数据包可以分布在多个EtherCAT帧之间。
EtherCAT兼容大多数驱动器和运动系统，无论制造商。超过500个驱动器厂商已经采用EtherCAT兼容性作为他们的网络产品之一。
以太网/ IP
以太网/IP由Allen-Bradley(罗克韦尔自动化公司)开发，然后移交给开放DeviceNet供应商协会(ODVA)。它遵循标准软件和标准以太网方法。
EtherNet/IP是建立在TCP/IP之上的应用层协议。通用工业协议(CIP)软件是EtherNet/IP的一部分。CIP同步代码用于在整个网络中分发符合IEEE 1588标准的时间信息。通过这种方式，EtherNet/IP保持了与以太网100%的兼容性，同时仍然提供快速的数据更新时间和确定的传输。
与设备或节点的通信由CIP通过TCP连接处理。一个TCP连接可以处理多个CIP连接。
通过交换机，EtherNet/IP可以支持几乎无限数量的节点。该协议使用生产者-消费者服务模型实现高效的从点对点通信。
以太网/IP是基于时间的，这意味着控制命令被现场站及时接收到。该方法是该协议实现确定性的方式。实时传输由三个标准保护:UDP、服务质量(优先级)和IEEE1588。限制可访问带宽，以避免争用和延迟。
以太网Powerlink
贝加莱开发了ETHERNET Powerlink，为运动应用程序提供具有实时属性的标准以太网。现在，ETHERNET Powerlink标准化小组(EPSG)管理这个协议。它使用开放软件和标准以太网方法。
以太网Powerlink是一种循环协议，它组织对网络的访问和设备的数据同步。基于更传统的以太网版本，以太网Powerlink必须围绕具有碰撞检测(CSMA/CD)的载波感知多路访问(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection)数据包传输方法工作。CSMA/CD不提供决定论。如果两个数据包同时从不同的节点发送，它们就会“碰撞”。“爬数据。当CAMA/CD检测到这种冲突时，它随机选择一个时间通过网络重新传输其中一个数据包。重传时间的随机性消除了任何确定性。
为了解决这个问题，以太网Powerlink为关键数据强加了一个时隙，从而消除了任何冲突的可能性。基于软件的主节点控制网络上的时间，主节点授权各个节点发送数据。主(控制器)在通信周期的特定部分(称为等时阶段)内轮询从(驱动器)。异步数据流量可以在剩余的周期内传输。
Profinet红外热成像
PROFINET有两种口味;PROFINET RT满足软实时需求，PROFINET IRT (IRT =等时实时)满足所谓的“硬实时”性能。西门子与Profibus组织的成员共同开发了该协议。Profinet IRT是一个开放的软件和改进的以太网方法。
PROFINET使用生产者/消费者模型和附加的协议和服务。时间关键数据在具有虚拟局域网优先级的以太网帧中传输。其他数据，如诊断和配置数据，通过UDP/IP发送。这种安排意味着Profinet可以为I/O应用程序提供大约10毫秒的周期时间。
Profitnet IRT协议使用基于托管的硬件同步交换机的时间复用模式。它还使用时隙机制，其工作原理如下:为实时数据流量保留一定的带宽，其余带宽可用于非关键数据传输。节点不连接到标准以太网交换机，而是连接到专用交换机。这些特殊的集成交换机使用特殊的ASIC来控制两个或四个端口，数据速率为100mbps。
PROFINET被西门子和通用电气广泛使用，因为它被嵌入到它们的控制器和设备中。
serco三世
SERCOS III(串行实时通信系统)是一种开放协议，用于标准闭环实时数据通过工业以太网进行高速串行通信。SERCOS国际公司管理这个协议。它使用开放软件和改进的以太网方法。
SERCOS III使用100mbps以太网和以太网电报。确定性来自于时隙方法，其中为等时(实时通道)和异步(IP通道)数据流量预留带宽。
SERCOS-III无需集线器或交换机即可工作。每个工作站都有一个集成的ASIC或FPGA，具有两个通信端口。该协议可以被安排为直线拓扑或环形拓扑。
这个网络上的从服务器需要特定的硬件，但是可以为网络主服务器使用软件。
它支持在同一以太网网络上进行丰富的I/O通信和所有常规协议的高效传输——与SERCOS实时通信并行。它的循环时间为31.25 usec。它可以在每个网络中支持511个从设备，一个安装中可以有多个网络。
化工合作协会
www.cc-link.org
EtherCAT科技集团
www.ethercat.org
ETHERNET Powerlink标准化小组
www.ethernet-powerlink.org
ODVA
www.odva.org
现场总线
www.profibus.com
serco
www.sercos.org
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