DeviceNet转EtherCAT与DeviceNet转EtherNet/IP 的优缺点及区别 - 知乎切换模式写文章登录/注册DeviceNet转EtherCAT与DeviceNet转EtherNet/IP 的优缺点及区别WL稳联技术DeviceNet是自动化行业中使用的一种网络协议,用于互连控制设备以进行数据交换。它在控制器区域网络媒体层上利用通用工业协议,并定义应用层来覆盖一系列设备配置文件.本案例为客户选择了一种基于 EtherCAT 和 DeviceNet 的智能工厂网关。选择 EtherCAT 作为主要协议,使用 DeviceNet 作为辅助协议。网关可以支持许多设备并提高网络的服务质量,满足了工厂系统的实时性要求。EtherCAT和EtherNet/IP 都是以太网应用层协议,旨在移动输入和输出制造设备上的控制器和端点。字面上看起来他们很相似,然而它们完成移动 I/O 数据的方式却截然不同。EtherCAT是一种高度灵活的以太网络,它使用一种称为“动态处理”的技术。 EtherCAT消息在由该节点处理之前先传递到环中的下一个节点,从而为网络提供了惊人的速度和效率。这也意味着 EtherCAT 可以提供拓扑灵活性和令人难以置信的同步性。与竞争产品一样,它是一个完整的解决方案。EtherCAT 包括安全协议和多个设备配置文件等。 EtherCAT 还受益于强大的用户群体,即 EtherCAT 技术组。EtherCAT的优势:1.速度快;2.它支持集成黑色通道安全;3.可以通过极快的切换获得完全冗余的操作;4.EtherCAT 消息中的报文大可达 60KB,这意味着您将大数据从节点移动到主站;5.主设备只需发出消息并接收响应。单条消息输入 – 单条消息输出;6.EtherCAT 网络上从站节点的数量没有实际限制。7.EtherCAT 可以用作其他一些协议(如 BACnet、EtherNet/IP、PROFINET IO 或 Modbus)的传输协议。8.从站设备可以支持任何 TCP/IP 应用程序,例如 HTTP、HTTPS 或 HTML。9.从站设备可以设计为处理 TCP 数据,而无需实现 TCP/IP 堆栈。 EtherNet/IP 的优势:1.EtherNet/IP 是所有 Rockwell Logix 控制器连接现场设备的方式,广泛的应用;2.以太网/IP 使用传统以太网中使用的所有传输和控制协议,包括传输控制协议 (TCP)、互联网协议 (IP) 以及现成以太网接口卡中的媒体访问和信令技术;3.EtherNet/IP 是以太网和 TCP/IP 之上的标准应用层。不需要特殊的硬件。循环消息使用用户数据报协议(UDP)进行传输;如果您需要集成到 Rockwell 架构中,EtherNet/IP 是尚佳选择。如果您需要 EtherCAT 的高速,那么它是更好的选择。 EtherNet/IP 不如 EtherCAT 复杂,而 EtherCAT 非常灵活且功能齐全,因此增加了复杂性。EtherNet/IP 和 EtherCAT 是不同的类型,具有独特的特征和不同的数据移动方式。工程师可根据具体项目设配应用的考虑,选择好DeviceNet转EtherCAT与DeviceNet转EtherNet/IP来满足项目现场的情况。发布于 2023-12-16 21:45・IP 属地北京IP 地址Ethernet赞同添加评论分享喜欢收藏申请
Ethernet 与 EtherCAT 有关系吗?是什么关系? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册EthernetEthernet 与 EtherCAT 有关系吗?是什么关系?浅谈两者的关系,不要太啰嗦了。同时介绍一下CAN总线,profibus,RSJ232.谢谢。关注者41被浏览100,267关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享4 个回答默认排序熊小D 关注爪机党答题~ethercat协议是基于以太网帧的。ip协议是在ip数据包外添加了以太网帧头,帧头中包含了ip的协议类型码(两字节,好像是0x0800);ethercat协议是在ethercat数据包外添加以太网帧头,协议类型码为0x88a4。应用层部分ethercat使用了canopen的对象字典,ethercat数据包有其自己的组包规则。ethercat协议用于总线,其通信流程和一般it系统中的协议不太一样,且倍福(ethercat发明方,英文为beckhoff)底层总线使用ebus。发布于 2016-01-28 01:00赞同 3添加评论分享收藏喜欢收起刘一机械 关注上位机的Ethernet网卡如何与采用ethercat总线的驱动器实现通信?编辑于 2016-12-08 16:14赞同 2添加评论分享收藏喜欢收起
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)_ethercat和ethernet的区别-CSDN博客
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
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1)EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,EterCAT名称中的CAT为Control Automation Technology(控制自动化技术)首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。
EtherCAT主要特点有: (1)完全符合以太网标准。普通以太网相关的技术都可以应用于EtherCAT网络中。EtherCAT设备可以与其他的以太网设备共存于同一网络中。普通的以太网卡、交换机、路 由器等标准组件都可以在EtherCAT中使用。 (2)支持多种拓扑结构:线型、星型、树型。可以使用普通以太网使用的电缆或光缆。当使用1OOBase-TX电缆时允许两个设备之间的通信距离达100m。当使用100BASE-FX模式,使用两对光纤在全双工模式下,单模光纤能够达到40千米的传输距离,多模光纤能够达到2千米的传输距离。EtherCAT还能够使用Beckhoff公司自己设计的低压差分信号LUDS ( Low Voltage Differential Signaling,低压差分信号)线来低延时地通信,通信距离能够达到10米。 (3)广泛的适用性,任何带有普通以太网控制器的设备都有条件作为EtherCAT主站,比如嵌入式系统、普通的PC机、控制板卡等。
(4)高效率、刷新周期短。EtherCAT从站对数据帧的读取、解析、过程数据的提取与插入完全由硬件来实现,这使得数据帧的处理不受CPU的性能、软件的实现方式等影响,时间延迟极小、实时性很高。同时EtherCAT可以达到小于100us的数据刷新周期。
(5)EtherCAT以太网帧中能够压缩大量的设备数据,这使得EtherCAT网络有效数据率可达到90%以上。据官方测试1000个I/O更新时间仅仅30us,其中还包括I/O周期时间。而容纳1486个字节(相当于12000个I/O)的单个以太网帧的刷新时间紧紧300us。 (6)同步性能很好。EtherCAT使用高分辨率的分布式时钟使各从站节点间的同步精度能够远小于lus。 (7)无须从属子网。很复杂的节点或只有一两位的数字I/O都能被用作EtherCAT从站。 (8)拥有多种应用层协议接口来支持多种工业设备行规:CoE ( CANopen over EtherCAT)用来支持CANopen协议,SOE (SERCOE over EtherCAT)用来支持SERCOE 协议,EOE ( Ethernetover EtherCAT)用来支持普通的以太网协议,FOE ( File over EtherCAT)用于上传和下载固件程序或文件;AOE (ADS over EtherCAT)用于主从站之间非周期的数据访问服务。对多种行规的支持使得用户和设备制造商很容易从现场总线向EtherCAT转换。
2)Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。
Ethernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODVA( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。 Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术,在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。UDP是一种非面向连接的协议,它能够工作在单播和多播的方式,只提供设备间发送数据报的能力。对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据,使用UDP/IP协议来发送。而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。 Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。这样数据源只需一次性地把数据传到网上,其它节点有选择地接收数据,这样提高了通信的效率。 Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议,且独立于物理层及数据链路层,这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。另外,为了获得更好的时钟同步性能,2003年ODVA将IEEE 15888引入Ethernet/IP,并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。
3)PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新,PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。
PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
现在PROFINET有三个版本,能够实现3种类型的通信:TCP/IP标准通信和两类实时通信。在这些版本中,PROFINET提出了对IEEE802.1 D和IEEE1588进行实时性扩展的技术方案,同时,根据不同的实时性要求采用不同的实时通道技术。 PROFINET提供的标准通道使用TCP/IP协议来进行非实时通信,用于设备参数化、组态和诊断数据的传输。两个实时通道:实时通道RT和实时通道IRT。实时通道RT是一种软实时(software real time方案,一般响应时间为l0ms,主要用于工厂自动化领域中的过程数据高xìng能循环传输、事件控制的信号与报警信号灯。实时通道IRT(IsochronousReal-time)使用了专用的ASIC芯片来对数据帧进行了解析,这样缩短了处理时间。该方案特别适用于高性能传输、过程数据的等时同步传输及需要快 速时钟同步的运动控制领域。另外根据应用对象的不同,PROFINET有两种组网方式:PROFINETIO和PROFINET CBA。
4)MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。 MODBUS/TCP协议是作为一种(实际的)自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知,该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而,本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值,哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”,区别那些普遍适用的和可选的,特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
5)POWERLINK=CANopen+Ethernet
鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点,即拥有了Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。
Ethernet Powerlink(简称EPL)是由奥地利B&R(贝加莱)公司于2001年开发出来的实时以太网解决方案。2003年,由全球自动化和驱动行业的领军公司成立了EPSGC EthernetPowerlink标准化组织)来标准化和强化Powerlink技术,EPL标准是在CANopen基础上发展来的。它实现实时性的方法是对TCP/IP协议栈进行了实时扩展,引入了SCNM ( slot communication network management,时间槽通信网络管理)机制来消除CSMA/CD的不确定性。SCNM原理是网络按照一个固定的周期进行通信。每个周期分为三个时间槽:同步时间槽、异步时间槽、空闲时间槽。实时性要求严格的数据在同步时间槽中传输。时间不苛刻的数据在异步时间槽中传输。在三种时间槽中又根据网络中通信节点的数目划分为不同的子时间槽。这样保证了实时数据的实时性传输,又杜绝了网络冲突的发生。
6) EPA是在“863”计划的支持下,由浙江大学、清华大学、浙江中控技术公司、大连理工大学、中科院自动化所等单位联合制定,是用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。EPA实现实时性的方法是在ISO/IEC8802.3协议所规定的数据链路层之上增加了一个EPA-CSME ( communication schedulingmanagement entity,通信管理实体)。增加EPA-CSME,EPA-C SME用于对数据报文的调度管理,它支持两种通信调度方式:非实时的通信使用CSMA/CD通信机制,非实时数据直接在DLE层和DLS-Use:之间传输,不进行任何缓冲和处理;实时性使用确定性调度方式,EPA将DLS-User数据根据控制时序和优先级大小传送给DLE,然后经过PHY发送出去,这样避免了网络中报文的碰撞。另外,EPA网络为了避免冲突的发生将控制网络分成了若干个由网桥相互隔离的控制区域一一微网段。各微网段内通信互不干扰。不同微网段的设备的通信需要通过网桥转发来实现。这使得网络中的任何报文都被严格的监控,从而避免了广播风暴的产生。目前,一些公司,比如浙大中控,己经开发了多种产品EPA产品,包括基于EPA的控制系统、基于EPA的变送器、执行器、远程分散控制站、数据采集器、现场控制器、无纸记录仪。基于EPA的分布式网络控制系统己在工厂得到成功应用。 3 Ethernet Powerlink -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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虽然这些工业以太网都是国际标准,但是指的是IEC 61784里的标准,但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准,这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的,只有符合IEEE802.3U标准的,才能与IT和以太网将来的发展相兼容。而不符合IEEE802.3U标准的,基本上可以讲不是以太网,它们都对以太网进行了修改,或者是硬件或者是软件,已经不是以太网了。
各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别,我们知道,按照ISO的参考模型,网络被划分为7层。
a. Modbus TCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同,ModbusTCP的应用层采用Modbus协议,而EtherNet/IP采用CIP协议,这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD,因此是标准的以太网,另外,这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族。还有一个区别是,Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等,而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion来完成上述功能,所以才有Schneider加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广EtherNet/IP。由于这两种网络都是标准的TCP/IP以太网,所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。
b. 至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是个怪胎,PowerLink虽然在物理层和数据链路层还是采用标准的以太网,但是它又添加了另一个数据链路层,此EPL数据链路层在结构上为于以太网数据链路层之上。我们知道数据链路层的一个子层的MAC(介质访问)层的作用是[color=#FF0000]决定哪一个节点可以占有总线,也即决定哪个节点一个发送数据[/color]。所以本来由以太网的数据链路层来决定哪一个节点占用总线,现在它被位于它之上的EPL数据链路层给架空了,由这个EPL数据链路层通过软件的方式来决定哪个节点发送数据。所有在这样的一个EPL工业以太网系统中,不能使用交换机,只能使用HUB,所以对100M的网络,EPL总的带宽是小于100m,一盘情况下只有40-50M,而如果采用交换机的工业以太网,它的带宽可以达到大几百M,另外在EPL网络上,所有的节点都要实现EPL数据链路。没有实现EPL数据链路层的节点不能接入此网络。
c. PROFINET分为原来划分为v1,v2,v3,现在一般称为ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT。也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制。v1采用TCP/IP协议,采用标准的以太网,而V2和V3不采用tcp/ip协议,这两种都绕过tcp/ip协议,采用另外的网络层和传输层协议,采用ProfiNet的开发人员人员认为tcp/ip协议增加了数据在网络中的传输延迟,其实这是一种误解,据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在TCP/IP中的传输延迟很小,他们研究得出数据在经过TCP,IP栈时延迟只有不到100微秒,如果采用UDP/IP时就更小,同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大,不同的协议延迟不一样,但是相差不是很大,从200us-800us不等,他们经过实验后认为以太网的基础设施(指交换机、网卡等)和TCP/IP协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因,而认为应用层协议才是主要原因。所以密歇根大学的教授认为绕开TCP/IP协议没有丝毫的意义,反而由于缺少了TCP/IP协议,使得设备也就缺少了IT功能,与其它现场总线没有区别。 ProfiNet V3就更特别了,它不完全采用标准以太网的数据链路层,有一不时间采用以太网的数据链路层(CSMA/CD),而另外一部分时间采用自己的数据链路层,通过一个高精度的时间来完成。所以ProfiNet V3也就不是标准的以太网了,也就给Profinet v3带来如下的问题:不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题,与标准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络,还有最重要的是,当标准以太网以后发展了后,它不能与标准以太网相兼容,不具有将来以太网所应具有的功能。
d. EtherCat这种工业以太网也很奇怪,它们不使用标准的芯片,一般不使用交换机,软件也不是标准的,对以太网的数据帧进行了一些修改,我们知道一个数据帧只有一个源节点,但是对于EtherCat一个数据可能有多个源节点,即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成的。所以对于这样的网络,标准的以太网设备也不能接入这样的网络。
我认为Ethernet/IP和ProfiNet这两种工业以太网都适合各个行业。首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据,还可传输实时数据,即可以用于离散控制,也可用于过程控制(当然现在还不能用于本安应用)。其次,这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输,Ethernet/IP有CIP Safety协议,而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT,而EtherNet/IP则有CIP Safety,二者都可以用于中高端的运动控制。最后两者都有基于IEEE1588的高精度时钟同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务,如Modbus TCP一般只作常规IO实时和非实时数据。而EtherCat和PowerLink则更象是为运动控制而开发的,这二者好像没有功能安全、在PLC和DCS控制方面也没有得到大自动化公司的支持,况且这两者又对以太网进行修改,一个在软件,另一个在软件和硬件方面都进行了修改,都不能兼容标准的以太网设备,个人认为这样做得不偿失,为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网,与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线。 Ethernet/IP和ProfiNet间进行,而其它工业以太网都是这两者的陪衬,将会逐渐退出市场。 EtherNet/IP以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动,而ProfiNet将由业界老大西门子公司带领一些小公司去奋斗,由国内PLC厂商中的老二、老三和老五对老大,不知谁将引导未来。
其实,工业以太网里还有几个怪胎,举两个例: 1)SynqNet: 丹纳赫主导的,几乎只用在运动控制,而且据说只用在了半导体机械行业(奇怪的是,不才也搞半导体机械很久了,却从来没看到过SynqNet,孤陋寡闻啊)。只用了以太网的硬件,完全和我们平常说的以太网没有任何关系,连MAC层都没有。当然如此运用,速度性能当然好,但未来难说。 2)Sercos III: 光纤SercosII的新一代以太网版本,背后推手是博世力士乐,只用在运动控制。也基本上是只用了以太网底层硬件,系统里竟然连switch都不允许用。速度当然快,但只比SercosII快了一倍。估计用了SercosII的用户,谁会去更新到一个没快了多少的新系统啊,还没问世,就已经不被业界看好了。
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各种工业以太网比较(EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink)
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09-22
6826
EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。
EtherNet基础入门思维导图
07-12
1、包含标准以太网OSI模型
2、EtherCat协议
3、EtherNet/IP协议
适合新手扫盲,或对以太网知识学习要求不高的同学使用
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mori2015:
原来ethercat这么差劲,可国内厂家为什么都喜欢用ethercat?
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tim4146:
ethercat越来越多了,PN?太封闭了,我们做主站都不知道怎么开发
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
weixin_45771565:
我想请教下ether cat通信时bus报警的检出条件,以及RJ45端口是否必须要LED指示灯,以及使用的网线规格,请问这些应该在哪个规范或者标准里查询。
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
HALILUYA6:
杜尔机器人用的sercos iii
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
halfman23728:
ethercat会逐渐退出市场?不是吧,市面上做从站电机的传感器的都会对应ECAT,谁支持profinet啊,就西门子自己玩。目前半导体行业CClink IE和EIP是主流,ethercat在设备本地控制越来越多了
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主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)_ethercat和ethernet的区别-CSDN博客
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
最新推荐文章于 2024-01-09 10:12:38 发布
叶不问
最新推荐文章于 2024-01-09 10:12:38 发布
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原文链接:https://blog.csdn.net/xqmoo8/article/details/39743961
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1)EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,EterCAT名称中的CAT为Control Automation Technology(控制自动化技术)首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。
EtherCAT主要特点有: (1)完全符合以太网标准。普通以太网相关的技术都可以应用于EtherCAT网络中。EtherCAT设备可以与其他的以太网设备共存于同一网络中。普通的以太网卡、交换机、路 由器等标准组件都可以在EtherCAT中使用。 (2)支持多种拓扑结构:线型、星型、树型。可以使用普通以太网使用的电缆或光缆。当使用1OOBase-TX电缆时允许两个设备之间的通信距离达100m。当使用100BASE-FX模式,使用两对光纤在全双工模式下,单模光纤能够达到40千米的传输距离,多模光纤能够达到2千米的传输距离。EtherCAT还能够使用Beckhoff公司自己设计的低压差分信号LUDS ( Low Voltage Differential Signaling,低压差分信号)线来低延时地通信,通信距离能够达到10米。 (3)广泛的适用性,任何带有普通以太网控制器的设备都有条件作为EtherCAT主站,比如嵌入式系统、普通的PC机、控制板卡等。
(4)高效率、刷新周期短。EtherCAT从站对数据帧的读取、解析、过程数据的提取与插入完全由硬件来实现,这使得数据帧的处理不受CPU的性能、软件的实现方式等影响,时间延迟极小、实时性很高。同时EtherCAT可以达到小于100us的数据刷新周期。
(5)EtherCAT以太网帧中能够压缩大量的设备数据,这使得EtherCAT网络有效数据率可达到90%以上。据官方测试1000个I/O更新时间仅仅30us,其中还包括I/O周期时间。而容纳1486个字节(相当于12000个I/O)的单个以太网帧的刷新时间紧紧300us。 (6)同步性能很好。EtherCAT使用高分辨率的分布式时钟使各从站节点间的同步精度能够远小于lus。 (7)无须从属子网。很复杂的节点或只有一两位的数字I/O都能被用作EtherCAT从站。 (8)拥有多种应用层协议接口来支持多种工业设备行规:CoE ( CANopen over EtherCAT)用来支持CANopen协议,SOE (SERCOE over EtherCAT)用来支持SERCOE 协议,EOE ( Ethernetover EtherCAT)用来支持普通的以太网协议,FOE ( File over EtherCAT)用于上传和下载固件程序或文件;AOE (ADS over EtherCAT)用于主从站之间非周期的数据访问服务。对多种行规的支持使得用户和设备制造商很容易从现场总线向EtherCAT转换。
2)Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。
Ethernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODVA( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。 Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术,在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。UDP是一种非面向连接的协议,它能够工作在单播和多播的方式,只提供设备间发送数据报的能力。对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据,使用UDP/IP协议来发送。而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。 Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。这样数据源只需一次性地把数据传到网上,其它节点有选择地接收数据,这样提高了通信的效率。 Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议,且独立于物理层及数据链路层,这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。另外,为了获得更好的时钟同步性能,2003年ODVA将IEEE 15888引入Ethernet/IP,并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。
3)PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新,PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。
PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
现在PROFINET有三个版本,能够实现3种类型的通信:TCP/IP标准通信和两类实时通信。在这些版本中,PROFINET提出了对IEEE802.1 D和IEEE1588进行实时性扩展的技术方案,同时,根据不同的实时性要求采用不同的实时通道技术。 PROFINET提供的标准通道使用TCP/IP协议来进行非实时通信,用于设备参数化、组态和诊断数据的传输。两个实时通道:实时通道RT和实时通道IRT。实时通道RT是一种软实时(software real time方案,一般响应时间为l0ms,主要用于工厂自动化领域中的过程数据高xìng能循环传输、事件控制的信号与报警信号灯。实时通道IRT(IsochronousReal-time)使用了专用的ASIC芯片来对数据帧进行了解析,这样缩短了处理时间。该方案特别适用于高性能传输、过程数据的等时同步传输及需要快 速时钟同步的运动控制领域。另外根据应用对象的不同,PROFINET有两种组网方式:PROFINETIO和PROFINET CBA。
4)MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。 MODBUS/TCP协议是作为一种(实际的)自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知,该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而,本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值,哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”,区别那些普遍适用的和可选的,特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
5)POWERLINK=CANopen+Ethernet
鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点,即拥有了Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。
Ethernet Powerlink(简称EPL)是由奥地利B&R(贝加莱)公司于2001年开发出来的实时以太网解决方案。2003年,由全球自动化和驱动行业的领军公司成立了EPSGC EthernetPowerlink标准化组织)来标准化和强化Powerlink技术,EPL标准是在CANopen基础上发展来的。它实现实时性的方法是对TCP/IP协议栈进行了实时扩展,引入了SCNM ( slot communication network management,时间槽通信网络管理)机制来消除CSMA/CD的不确定性。SCNM原理是网络按照一个固定的周期进行通信。每个周期分为三个时间槽:同步时间槽、异步时间槽、空闲时间槽。实时性要求严格的数据在同步时间槽中传输。时间不苛刻的数据在异步时间槽中传输。在三种时间槽中又根据网络中通信节点的数目划分为不同的子时间槽。这样保证了实时数据的实时性传输,又杜绝了网络冲突的发生。
6) EPA是在“863”计划的支持下,由浙江大学、清华大学、浙江中控技术公司、大连理工大学、中科院自动化所等单位联合制定,是用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。EPA实现实时性的方法是在ISO/IEC8802.3协议所规定的数据链路层之上增加了一个EPA-CSME ( communication schedulingmanagement entity,通信管理实体)。增加EPA-CSME,EPA-C SME用于对数据报文的调度管理,它支持两种通信调度方式:非实时的通信使用CSMA/CD通信机制,非实时数据直接在DLE层和DLS-Use:之间传输,不进行任何缓冲和处理;实时性使用确定性调度方式,EPA将DLS-User数据根据控制时序和优先级大小传送给DLE,然后经过PHY发送出去,这样避免了网络中报文的碰撞。另外,EPA网络为了避免冲突的发生将控制网络分成了若干个由网桥相互隔离的控制区域一一微网段。各微网段内通信互不干扰。不同微网段的设备的通信需要通过网桥转发来实现。这使得网络中的任何报文都被严格的监控,从而避免了广播风暴的产生。目前,一些公司,比如浙大中控,己经开发了多种产品EPA产品,包括基于EPA的控制系统、基于EPA的变送器、执行器、远程分散控制站、数据采集器、现场控制器、无纸记录仪。基于EPA的分布式网络控制系统己在工厂得到成功应用。 3 Ethernet Powerlink -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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虽然这些工业以太网都是国际标准,但是指的是IEC 61784里的标准,但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准,这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的,只有符合IEEE802.3U标准的,才能与IT和以太网将来的发展相兼容。而不符合IEEE802.3U标准的,基本上可以讲不是以太网,它们都对以太网进行了修改,或者是硬件或者是软件,已经不是以太网了。
各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别,我们知道,按照ISO的参考模型,网络被划分为7层。
a. Modbus TCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同,ModbusTCP的应用层采用Modbus协议,而EtherNet/IP采用CIP协议,这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD,因此是标准的以太网,另外,这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族。还有一个区别是,Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等,而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion来完成上述功能,所以才有Schneider加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广EtherNet/IP。由于这两种网络都是标准的TCP/IP以太网,所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。
b. 至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是个怪胎,PowerLink虽然在物理层和数据链路层还是采用标准的以太网,但是它又添加了另一个数据链路层,此EPL数据链路层在结构上为于以太网数据链路层之上。我们知道数据链路层的一个子层的MAC(介质访问)层的作用是[color=#FF0000]决定哪一个节点可以占有总线,也即决定哪个节点一个发送数据[/color]。所以本来由以太网的数据链路层来决定哪一个节点占用总线,现在它被位于它之上的EPL数据链路层给架空了,由这个EPL数据链路层通过软件的方式来决定哪个节点发送数据。所有在这样的一个EPL工业以太网系统中,不能使用交换机,只能使用HUB,所以对100M的网络,EPL总的带宽是小于100m,一盘情况下只有40-50M,而如果采用交换机的工业以太网,它的带宽可以达到大几百M,另外在EPL网络上,所有的节点都要实现EPL数据链路。没有实现EPL数据链路层的节点不能接入此网络。
c. PROFINET分为原来划分为v1,v2,v3,现在一般称为ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT。也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制。v1采用TCP/IP协议,采用标准的以太网,而V2和V3不采用tcp/ip协议,这两种都绕过tcp/ip协议,采用另外的网络层和传输层协议,采用ProfiNet的开发人员人员认为tcp/ip协议增加了数据在网络中的传输延迟,其实这是一种误解,据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在TCP/IP中的传输延迟很小,他们研究得出数据在经过TCP,IP栈时延迟只有不到100微秒,如果采用UDP/IP时就更小,同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大,不同的协议延迟不一样,但是相差不是很大,从200us-800us不等,他们经过实验后认为以太网的基础设施(指交换机、网卡等)和TCP/IP协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因,而认为应用层协议才是主要原因。所以密歇根大学的教授认为绕开TCP/IP协议没有丝毫的意义,反而由于缺少了TCP/IP协议,使得设备也就缺少了IT功能,与其它现场总线没有区别。 ProfiNet V3就更特别了,它不完全采用标准以太网的数据链路层,有一不时间采用以太网的数据链路层(CSMA/CD),而另外一部分时间采用自己的数据链路层,通过一个高精度的时间来完成。所以ProfiNet V3也就不是标准的以太网了,也就给Profinet v3带来如下的问题:不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题,与标准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络,还有最重要的是,当标准以太网以后发展了后,它不能与标准以太网相兼容,不具有将来以太网所应具有的功能。
d. EtherCat这种工业以太网也很奇怪,它们不使用标准的芯片,一般不使用交换机,软件也不是标准的,对以太网的数据帧进行了一些修改,我们知道一个数据帧只有一个源节点,但是对于EtherCat一个数据可能有多个源节点,即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成的。所以对于这样的网络,标准的以太网设备也不能接入这样的网络。
我认为Ethernet/IP和ProfiNet这两种工业以太网都适合各个行业。首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据,还可传输实时数据,即可以用于离散控制,也可用于过程控制(当然现在还不能用于本安应用)。其次,这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输,Ethernet/IP有CIP Safety协议,而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT,而EtherNet/IP则有CIP Safety,二者都可以用于中高端的运动控制。最后两者都有基于IEEE1588的高精度时钟同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务,如Modbus TCP一般只作常规IO实时和非实时数据。而EtherCat和PowerLink则更象是为运动控制而开发的,这二者好像没有功能安全、在PLC和DCS控制方面也没有得到大自动化公司的支持,况且这两者又对以太网进行修改,一个在软件,另一个在软件和硬件方面都进行了修改,都不能兼容标准的以太网设备,个人认为这样做得不偿失,为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网,与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线。 Ethernet/IP和ProfiNet间进行,而其它工业以太网都是这两者的陪衬,将会逐渐退出市场。 EtherNet/IP以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动,而ProfiNet将由业界老大西门子公司带领一些小公司去奋斗,由国内PLC厂商中的老二、老三和老五对老大,不知谁将引导未来。
其实,工业以太网里还有几个怪胎,举两个例: 1)SynqNet: 丹纳赫主导的,几乎只用在运动控制,而且据说只用在了半导体机械行业(奇怪的是,不才也搞半导体机械很久了,却从来没看到过SynqNet,孤陋寡闻啊)。只用了以太网的硬件,完全和我们平常说的以太网没有任何关系,连MAC层都没有。当然如此运用,速度性能当然好,但未来难说。 2)Sercos III: 光纤SercosII的新一代以太网版本,背后推手是博世力士乐,只用在运动控制。也基本上是只用了以太网底层硬件,系统里竟然连switch都不允许用。速度当然快,但只比SercosII快了一倍。估计用了SercosII的用户,谁会去更新到一个没快了多少的新系统啊,还没问世,就已经不被业界看好了。
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各种工业以太网比较(EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink)
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6826
EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。
EtherNet基础入门思维导图
07-12
1、包含标准以太网OSI模型
2、EtherCat协议
3、EtherNet/IP协议
适合新手扫盲,或对以太网知识学习要求不高的同学使用
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我想请教下ether cat通信时bus报警的检出条件,以及RJ45端口是否必须要LED指示灯,以及使用的网线规格,请问这些应该在哪个规范或者标准里查询。
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
HALILUYA6:
杜尔机器人用的sercos iii
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
halfman23728:
ethercat会逐渐退出市场?不是吧,市面上做从站电机的传感器的都会对应ECAT,谁支持profinet啊,就西门子自己玩。目前半导体行业CClink IE和EIP是主流,ethercat在设备本地控制越来越多了
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EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册IP 地址以太网(Ethernet)EthernetEtherNet/IP和EtherCAT有什么区别?EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别?各自应用在什么场合下面?求解答显示全部 关注者12被浏览191,345关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享6 个回答默认排序莫木 关注EtherNet/IP指的是"以太网工业协议"(Ethernet Industrial Protocol)。它定义了一个开放的工业标准,将传统的以太网与工业协议相结合。EtherNet/IP是基于TCP/IP系列协议,因此采用以原有的形式OSI层模型中较低的4层。所有标准的以太网通信模块,如PC接口卡、电缆、连接器、集线器和开关都能与 EtherNet/IP 一起使用。(七层模型,亦称OSI(Open System Interconnection)。用于计算机或通信系统间互联的标准体系)EtherCAT (实时工业以太网)是一个开放架构,以以太网为基础的现场总线系统,其名称的CAT为控制自动化技术。 简单地说,他们是工业控制中用到的通讯方式(自动化通讯协定),ethercat具有实时性(响应时间快),灵活性(拓扑行)等优势。说的不好,仅供参考。。。发布于 2021-01-16 15:33赞同 9添加评论分享收藏喜欢收起晨控工业RFID 关注CK-GW06-E01与汇川PLC的EtherNet/IP通信准备阶段:CK-GWO6-E01网关POE交换机网线汇川PLC编程软件汇川AC801-0221-U0R0型号PLC1.打开汇川PLC编程软件lnoProShop(V1.6.2)SP2。新建工程,选择对应的PLC型号,编程语言选择为“结构化文本(ST)语言”,然后点击确定。(本次以AC801-0221-U0R0型号为例)双击PLC型号,进入通信设置选择对应的网关,点击扫描设备,选择对应的PLC型号,然后点击确定,查看是否与PLC通信成功。双击网络组态,添加对应的EDS文件。添加完成EDS文件后,双击“CkReader”,网络组态完成。双击“CkReader (CkReader)”更改对应网关的IP地址。(本次以192.168.1.210为例)选择连接,配置“输出数据集”和“输入数据集”选择数据类型为byte,数量大小为396.选择“Application”右击添加对象,选择“全局变量列表”,点击打开。打开“全局变量列表”,创建两个映射读卡器内存的数组分别对应输入输出,数量大小为0~395,创建两个数组存储读写的数据,数量大小为0~1000。(如下图所示)双击“Ethernet (Ethernet)”进入以太网界面,选择对应PLC的IP,然后点击确定。(本次以192.168.1.88为例)组态完成后下载至PLC中,然后点击运行,此时网关的网络连接指示灯ETH闪烁,PLC与网关通信成功。发布于 2022-07-21 17:16赞同 2添加评论分享收藏喜欢
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)_ethercat和ethernet的区别-CSDN博客
主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
最新推荐文章于 2024-01-09 10:12:38 发布
叶不问
最新推荐文章于 2024-01-09 10:12:38 发布
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原文链接:https://blog.csdn.net/xqmoo8/article/details/39743961
版权
1)EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,EterCAT名称中的CAT为Control Automation Technology(控制自动化技术)首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。
EtherCAT主要特点有: (1)完全符合以太网标准。普通以太网相关的技术都可以应用于EtherCAT网络中。EtherCAT设备可以与其他的以太网设备共存于同一网络中。普通的以太网卡、交换机、路 由器等标准组件都可以在EtherCAT中使用。 (2)支持多种拓扑结构:线型、星型、树型。可以使用普通以太网使用的电缆或光缆。当使用1OOBase-TX电缆时允许两个设备之间的通信距离达100m。当使用100BASE-FX模式,使用两对光纤在全双工模式下,单模光纤能够达到40千米的传输距离,多模光纤能够达到2千米的传输距离。EtherCAT还能够使用Beckhoff公司自己设计的低压差分信号LUDS ( Low Voltage Differential Signaling,低压差分信号)线来低延时地通信,通信距离能够达到10米。 (3)广泛的适用性,任何带有普通以太网控制器的设备都有条件作为EtherCAT主站,比如嵌入式系统、普通的PC机、控制板卡等。
(4)高效率、刷新周期短。EtherCAT从站对数据帧的读取、解析、过程数据的提取与插入完全由硬件来实现,这使得数据帧的处理不受CPU的性能、软件的实现方式等影响,时间延迟极小、实时性很高。同时EtherCAT可以达到小于100us的数据刷新周期。
(5)EtherCAT以太网帧中能够压缩大量的设备数据,这使得EtherCAT网络有效数据率可达到90%以上。据官方测试1000个I/O更新时间仅仅30us,其中还包括I/O周期时间。而容纳1486个字节(相当于12000个I/O)的单个以太网帧的刷新时间紧紧300us。 (6)同步性能很好。EtherCAT使用高分辨率的分布式时钟使各从站节点间的同步精度能够远小于lus。 (7)无须从属子网。很复杂的节点或只有一两位的数字I/O都能被用作EtherCAT从站。 (8)拥有多种应用层协议接口来支持多种工业设备行规:CoE ( CANopen over EtherCAT)用来支持CANopen协议,SOE (SERCOE over EtherCAT)用来支持SERCOE 协议,EOE ( Ethernetover EtherCAT)用来支持普通的以太网协议,FOE ( File over EtherCAT)用于上传和下载固件程序或文件;AOE (ADS over EtherCAT)用于主从站之间非周期的数据访问服务。对多种行规的支持使得用户和设备制造商很容易从现场总线向EtherCAT转换。
2)Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。
Ethernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODVA( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。 Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术,在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。UDP是一种非面向连接的协议,它能够工作在单播和多播的方式,只提供设备间发送数据报的能力。对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据,使用UDP/IP协议来发送。而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。 Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。这样数据源只需一次性地把数据传到网上,其它节点有选择地接收数据,这样提高了通信的效率。 Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议,且独立于物理层及数据链路层,这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。另外,为了获得更好的时钟同步性能,2003年ODVA将IEEE 15888引入Ethernet/IP,并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。
3)PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新,PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。
PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
现在PROFINET有三个版本,能够实现3种类型的通信:TCP/IP标准通信和两类实时通信。在这些版本中,PROFINET提出了对IEEE802.1 D和IEEE1588进行实时性扩展的技术方案,同时,根据不同的实时性要求采用不同的实时通道技术。 PROFINET提供的标准通道使用TCP/IP协议来进行非实时通信,用于设备参数化、组态和诊断数据的传输。两个实时通道:实时通道RT和实时通道IRT。实时通道RT是一种软实时(software real time方案,一般响应时间为l0ms,主要用于工厂自动化领域中的过程数据高xìng能循环传输、事件控制的信号与报警信号灯。实时通道IRT(IsochronousReal-time)使用了专用的ASIC芯片来对数据帧进行了解析,这样缩短了处理时间。该方案特别适用于高性能传输、过程数据的等时同步传输及需要快 速时钟同步的运动控制领域。另外根据应用对象的不同,PROFINET有两种组网方式:PROFINETIO和PROFINET CBA。
4)MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。 MODBUS/TCP协议是作为一种(实际的)自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知,该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而,本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值,哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”,区别那些普遍适用的和可选的,特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
5)POWERLINK=CANopen+Ethernet
鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点,即拥有了Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。
Ethernet Powerlink(简称EPL)是由奥地利B&R(贝加莱)公司于2001年开发出来的实时以太网解决方案。2003年,由全球自动化和驱动行业的领军公司成立了EPSGC EthernetPowerlink标准化组织)来标准化和强化Powerlink技术,EPL标准是在CANopen基础上发展来的。它实现实时性的方法是对TCP/IP协议栈进行了实时扩展,引入了SCNM ( slot communication network management,时间槽通信网络管理)机制来消除CSMA/CD的不确定性。SCNM原理是网络按照一个固定的周期进行通信。每个周期分为三个时间槽:同步时间槽、异步时间槽、空闲时间槽。实时性要求严格的数据在同步时间槽中传输。时间不苛刻的数据在异步时间槽中传输。在三种时间槽中又根据网络中通信节点的数目划分为不同的子时间槽。这样保证了实时数据的实时性传输,又杜绝了网络冲突的发生。
6) EPA是在“863”计划的支持下,由浙江大学、清华大学、浙江中控技术公司、大连理工大学、中科院自动化所等单位联合制定,是用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。EPA实现实时性的方法是在ISO/IEC8802.3协议所规定的数据链路层之上增加了一个EPA-CSME ( communication schedulingmanagement entity,通信管理实体)。增加EPA-CSME,EPA-C SME用于对数据报文的调度管理,它支持两种通信调度方式:非实时的通信使用CSMA/CD通信机制,非实时数据直接在DLE层和DLS-Use:之间传输,不进行任何缓冲和处理;实时性使用确定性调度方式,EPA将DLS-User数据根据控制时序和优先级大小传送给DLE,然后经过PHY发送出去,这样避免了网络中报文的碰撞。另外,EPA网络为了避免冲突的发生将控制网络分成了若干个由网桥相互隔离的控制区域一一微网段。各微网段内通信互不干扰。不同微网段的设备的通信需要通过网桥转发来实现。这使得网络中的任何报文都被严格的监控,从而避免了广播风暴的产生。目前,一些公司,比如浙大中控,己经开发了多种产品EPA产品,包括基于EPA的控制系统、基于EPA的变送器、执行器、远程分散控制站、数据采集器、现场控制器、无纸记录仪。基于EPA的分布式网络控制系统己在工厂得到成功应用。 3 Ethernet Powerlink -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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虽然这些工业以太网都是国际标准,但是指的是IEC 61784里的标准,但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准,这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的,只有符合IEEE802.3U标准的,才能与IT和以太网将来的发展相兼容。而不符合IEEE802.3U标准的,基本上可以讲不是以太网,它们都对以太网进行了修改,或者是硬件或者是软件,已经不是以太网了。
各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别,我们知道,按照ISO的参考模型,网络被划分为7层。
a. Modbus TCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同,ModbusTCP的应用层采用Modbus协议,而EtherNet/IP采用CIP协议,这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD,因此是标准的以太网,另外,这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族。还有一个区别是,Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等,而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion来完成上述功能,所以才有Schneider加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广EtherNet/IP。由于这两种网络都是标准的TCP/IP以太网,所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。
b. 至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是个怪胎,PowerLink虽然在物理层和数据链路层还是采用标准的以太网,但是它又添加了另一个数据链路层,此EPL数据链路层在结构上为于以太网数据链路层之上。我们知道数据链路层的一个子层的MAC(介质访问)层的作用是[color=#FF0000]决定哪一个节点可以占有总线,也即决定哪个节点一个发送数据[/color]。所以本来由以太网的数据链路层来决定哪一个节点占用总线,现在它被位于它之上的EPL数据链路层给架空了,由这个EPL数据链路层通过软件的方式来决定哪个节点发送数据。所有在这样的一个EPL工业以太网系统中,不能使用交换机,只能使用HUB,所以对100M的网络,EPL总的带宽是小于100m,一盘情况下只有40-50M,而如果采用交换机的工业以太网,它的带宽可以达到大几百M,另外在EPL网络上,所有的节点都要实现EPL数据链路。没有实现EPL数据链路层的节点不能接入此网络。
c. PROFINET分为原来划分为v1,v2,v3,现在一般称为ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT。也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制。v1采用TCP/IP协议,采用标准的以太网,而V2和V3不采用tcp/ip协议,这两种都绕过tcp/ip协议,采用另外的网络层和传输层协议,采用ProfiNet的开发人员人员认为tcp/ip协议增加了数据在网络中的传输延迟,其实这是一种误解,据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在TCP/IP中的传输延迟很小,他们研究得出数据在经过TCP,IP栈时延迟只有不到100微秒,如果采用UDP/IP时就更小,同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大,不同的协议延迟不一样,但是相差不是很大,从200us-800us不等,他们经过实验后认为以太网的基础设施(指交换机、网卡等)和TCP/IP协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因,而认为应用层协议才是主要原因。所以密歇根大学的教授认为绕开TCP/IP协议没有丝毫的意义,反而由于缺少了TCP/IP协议,使得设备也就缺少了IT功能,与其它现场总线没有区别。 ProfiNet V3就更特别了,它不完全采用标准以太网的数据链路层,有一不时间采用以太网的数据链路层(CSMA/CD),而另外一部分时间采用自己的数据链路层,通过一个高精度的时间来完成。所以ProfiNet V3也就不是标准的以太网了,也就给Profinet v3带来如下的问题:不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题,与标准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络,还有最重要的是,当标准以太网以后发展了后,它不能与标准以太网相兼容,不具有将来以太网所应具有的功能。
d. EtherCat这种工业以太网也很奇怪,它们不使用标准的芯片,一般不使用交换机,软件也不是标准的,对以太网的数据帧进行了一些修改,我们知道一个数据帧只有一个源节点,但是对于EtherCat一个数据可能有多个源节点,即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成的。所以对于这样的网络,标准的以太网设备也不能接入这样的网络。
我认为Ethernet/IP和ProfiNet这两种工业以太网都适合各个行业。首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据,还可传输实时数据,即可以用于离散控制,也可用于过程控制(当然现在还不能用于本安应用)。其次,这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输,Ethernet/IP有CIP Safety协议,而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT,而EtherNet/IP则有CIP Safety,二者都可以用于中高端的运动控制。最后两者都有基于IEEE1588的高精度时钟同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务,如Modbus TCP一般只作常规IO实时和非实时数据。而EtherCat和PowerLink则更象是为运动控制而开发的,这二者好像没有功能安全、在PLC和DCS控制方面也没有得到大自动化公司的支持,况且这两者又对以太网进行修改,一个在软件,另一个在软件和硬件方面都进行了修改,都不能兼容标准的以太网设备,个人认为这样做得不偿失,为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网,与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线。 Ethernet/IP和ProfiNet间进行,而其它工业以太网都是这两者的陪衬,将会逐渐退出市场。 EtherNet/IP以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动,而ProfiNet将由业界老大西门子公司带领一些小公司去奋斗,由国内PLC厂商中的老二、老三和老五对老大,不知谁将引导未来。
其实,工业以太网里还有几个怪胎,举两个例: 1)SynqNet: 丹纳赫主导的,几乎只用在运动控制,而且据说只用在了半导体机械行业(奇怪的是,不才也搞半导体机械很久了,却从来没看到过SynqNet,孤陋寡闻啊)。只用了以太网的硬件,完全和我们平常说的以太网没有任何关系,连MAC层都没有。当然如此运用,速度性能当然好,但未来难说。 2)Sercos III: 光纤SercosII的新一代以太网版本,背后推手是博世力士乐,只用在运动控制。也基本上是只用了以太网底层硬件,系统里竟然连switch都不允许用。速度当然快,但只比SercosII快了一倍。估计用了SercosII的用户,谁会去更新到一个没快了多少的新系统啊,还没问世,就已经不被业界看好了。
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主流工业以太网介绍和比较(EtherCAT、EtherNet/IP、ProfiNet、Modbus-TCP、Powerlink)
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各种工业以太网比较(EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink)
协议和协议转换网关知识分享
09-22
6827
EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。
EtherNet基础入门思维导图
07-12
1、包含标准以太网OSI模型
2、EtherCat协议
3、EtherNet/IP协议
适合新手扫盲,或对以太网知识学习要求不高的同学使用
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EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)和TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)都是计算机网络中的通信协议,但是它们的应用场景和通信方式有所不同。
EtherCAT是一种实时以太网通信协议,主要用于工业自动化领域中的控制和数据采集。它采用了分布式时钟同步技术,能够实现高速、实时、可靠的数据传输。EtherCAT通信的时延非常短,可以满足工业自动化对实时性和稳定性的要求。
TCP/IP是互联网通信协议的基础,是一种面向连接的协议,主要用于数据在不同主机之间的传输。TCP/IP协议采用了三次握手的方式建立连接,在连接建立之后,数据通过IP地址和端口号进行传输,保证了数据的可靠传输。
在实际应用中,EtherCAT通常用于工业自动化设备之间的实时控制和数据采集,而TCP/IP则广泛应用于互联网通信、远程控制、数据传输等方面。虽然它们的应用场景不同,但是它们都是计算机网络中非常重要的通信协议。
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mori2015:
原来ethercat这么差劲,可国内厂家为什么都喜欢用ethercat?
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tim4146:
ethercat越来越多了,PN?太封闭了,我们做主站都不知道怎么开发
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weixin_45771565:
我想请教下ether cat通信时bus报警的检出条件,以及RJ45端口是否必须要LED指示灯,以及使用的网线规格,请问这些应该在哪个规范或者标准里查询。
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HALILUYA6:
杜尔机器人用的sercos iii
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halfman23728:
ethercat会逐渐退出市场?不是吧,市面上做从站电机的传感器的都会对应ECAT,谁支持profinet啊,就西门子自己玩。目前半导体行业CClink IE和EIP是主流,ethercat在设备本地控制越来越多了
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EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册IP 地址以太网(Ethernet)EthernetEtherNet/IP和EtherCAT有什么区别?EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别?各自应用在什么场合下面?求解答显示全部 关注者12被浏览191,345关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享6 个回答默认排序莫木 关注EtherNet/IP指的是"以太网工业协议"(Ethernet Industrial Protocol)。它定义了一个开放的工业标准,将传统的以太网与工业协议相结合。EtherNet/IP是基于TCP/IP系列协议,因此采用以原有的形式OSI层模型中较低的4层。所有标准的以太网通信模块,如PC接口卡、电缆、连接器、集线器和开关都能与 EtherNet/IP 一起使用。(七层模型,亦称OSI(Open System Interconnection)。用于计算机或通信系统间互联的标准体系)EtherCAT (实时工业以太网)是一个开放架构,以以太网为基础的现场总线系统,其名称的CAT为控制自动化技术。 简单地说,他们是工业控制中用到的通讯方式(自动化通讯协定),ethercat具有实时性(响应时间快),灵活性(拓扑行)等优势。说的不好,仅供参考。。。发布于 2021-01-16 15:33赞同 9添加评论分享收藏喜欢收起晨控工业RFID 关注CK-GW06-E01与汇川PLC的EtherNet/IP通信准备阶段:CK-GWO6-E01网关POE交换机网线汇川PLC编程软件汇川AC801-0221-U0R0型号PLC1.打开汇川PLC编程软件lnoProShop(V1.6.2)SP2。新建工程,选择对应的PLC型号,编程语言选择为“结构化文本(ST)语言”,然后点击确定。(本次以AC801-0221-U0R0型号为例)双击PLC型号,进入通信设置选择对应的网关,点击扫描设备,选择对应的PLC型号,然后点击确定,查看是否与PLC通信成功。双击网络组态,添加对应的EDS文件。添加完成EDS文件后,双击“CkReader”,网络组态完成。双击“CkReader (CkReader)”更改对应网关的IP地址。(本次以192.168.1.210为例)选择连接,配置“输出数据集”和“输入数据集”选择数据类型为byte,数量大小为396.选择“Application”右击添加对象,选择“全局变量列表”,点击打开。打开“全局变量列表”,创建两个映射读卡器内存的数组分别对应输入输出,数量大小为0~395,创建两个数组存储读写的数据,数量大小为0~1000。(如下图所示)双击“Ethernet (Ethernet)”进入以太网界面,选择对应PLC的IP,然后点击确定。(本次以192.168.1.88为例)组态完成后下载至PLC中,然后点击运行,此时网关的网络连接指示灯ETH闪烁,PLC与网关通信成功。发布于 2022-07-21 17:16赞同 2添加评论分享收藏喜欢
技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网 - 知乎首发于智能制造之家切换模式写文章登录/注册技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网智能制造之家化学制品制造业 从业人员写在面前大家好,我是小智,智能制造之家号主~前面我们汇总了各种各样的接口、总线与工业以太网等:最全整理工业通讯上的领域各种总线+协议+规范+接口—数据采集与控制也整理了工业以太网的基础知识:必备的工业以太网的基础知识今天我们来聊一聊各种主流的工业以太网~PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE.....今天算是总体汇总介绍,填上次在文章:工业通讯网络层级全解读,解析工业网络的自动化金字塔当中提到的会技术分析PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT等各大工业以太网的坑,后续继续逐步推出细化的推出相关文章~今天的内容:01 通讯中的自动化金字塔02 技术分析主流工业以太网03 网络化与软件化的自动化04 未来的工业通信01 通讯中的自动化金字塔说到自动化金字塔,我想每一个智造领域的技术人员应该都很清楚,从传感器/执行器通讯,到现场总线,再到实时以太网,以及办公网络,不同的层级与环境可以采用不同的通讯方式,今天的主要内容就是图中红色部分,实时以太网~自动化部件之间的高效通讯一直是生产系统必不可少的的前提之一,典型的自动化部件有以下几类:PLC控制器,HMI面板、驱动、远程IO、传感器与执行器等,正是由于通讯系统连接了各种各样的自动化部件,使他们构成一个有机的整体~在通讯的自动化金字塔中,不论是从事PLM、还是MES/MOM、SCADA、PLC、驱动等,通讯都会伴随着你,在IT、OT融合的时代,CT(通讯技术)起到了至关重要的作用,被炒得火热的万物互联,通讯始终是基石~02 技术分析主流工业以太网下面我们还是回到今天的主要话题:工业以太网我想下面的各个组织与工业以太网大家应该都很熟悉,我就不再赘述我们所说的工业以太网是基于以太网,那到底二者之间有什么样的关系呢?如果看到了这里,你不知道7层协议,不知道以太网在哪些层,不知道TCP、UDP等等,那建议你可以先补一补基础知识:网络的OSI七层模型和TCP/IP五层模型 | 网络基础(三)或者不用接着往下看了~比如我现在问你, PROFINET的TCP/IP标准通信、PROFINET RT和PROFINET IRT有什么区别?你或许可以从今天的文章中获得答案。今天整体来看一下PROFINET、ETHERNET/IP、ETHERCAT等他们在7层协议中的一些不同。这也是为啥了解工业以太网,必须有一定的网络知识~1.将网络七层分为软件层和硬件层,则Ethernet/IP等是下面这样的;特点:完全基于TCP\UDP\IP,Process Data通过TCP/IP传输,硬件层未更改,采用传统以太网控制器2.而PROFINET RT、POWERLINK则是下面这样的:特点:部分基于TCP\UDP\IP,硬件层未更改,具有Process Data协议,直接由以太网帧进行传输,TCP/UDP依然存在,不过由Timing Layer控制3.而PROFINET IRT、ETHERCAT等则是下面这样的:特点:硬件层更改,使用实时以太网控制器从以上三张图,就可以很好的为你解密PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE等七大工业以太网从硬件到软件的不同,解密PROFINET的RT和IRT模式,工业以太网和一般IT网络的差异~今天是本系列的第一讲,算是个开胃菜,后续会进行更详细的分析与解读各大工业以太网,比如所谓的实时工业以太网是如何解决传统以太网数据链路层CSMA/CD技术的非实时、非确定性的,感兴趣的可以持续关注~03 网络化与软件化的自动化前不久HMS关于工业网络的报告:2020工业网络市场份额报告:主流工业以太网、现场总线、工业无线份额对比中,我们已经看到工业以太网的市场份额已经高达64%顺势而为,跨界融合一直是本号所提倡的,正如前面的爆款文章:西门子、施耐德、罗克韦尔等巨头告诉你,为何你大爷始终是你大爷当中说的:所有面向未来的自动化供应商,都在加速拥抱软件的步伐而前面我们也提到,如今的自动化,已经变得越来越网络化,越来越软件化了,这是趋势,我们没有必要固步自封,守着自己的一某三分地,就像前面在文章:自动化早已不是原来的自动化,为何你却还是原来的你当中说的,技术始终是广度和深度,几乎所有技术都来自于此前已经存在的技术,就好比今天要说的PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE等等工业以太网,都和以太网脱不了关系,举个例子,如果一个网络小白和一个CCNP甚至更高的水平的人,同时来看工业以太网,小白可能看到那么新名词,可能马上入门到放弃,而CCNP的朋友可能会觉得如鱼得水~那普通人如何扩展自己色深度和广度呢?我的看法是,让兴趣来引导自己,把本职工作做到公司无人替代的位置,而不止步于此,并在此基础上广度发展。下面具体来说说要如何权衡自己的广度和深度:1.广度为辅,深度为主。人生、时间有限,我们不可能精通所有的技术,但我们可以努力地精通工作相关的、有前景的、感兴趣的技术。2.基础扎实,深入底层。只是解决工作上的问题是远远不够的,应该在工作之余去学习更底层的技术,所谓知其然还得知其所以然。多多思考:为什么要这样用?怎么实现的?还有更好的办法去实现吗?3.触类旁通,适度学习。学任何的知识都要形成一个体系,才能学得深,记得牢。04 未来的工业通信前面转载过一篇文章:为什么一定要了解OPC UA TSN——未来的工业通信标准其实目前,各大工业以太网都已逐渐支持TSN技术:OPCUA、PROFINET、Ethercat等都支持的TSN是什么?—工业通信未来已来OPC UA TSNPROFINET TSN或许短时间内依然很难看到TSN的大量应用,但是未来可期~当然,除了目前工业网络中普遍存在的现场总线、工业以太网之外,工业5G等也逐步到来~参考:http://www.ethercat.org.cn/cn.htmhttps://www.ethernet-powerlink.org以上仅代表个人观点,不喜勿喷,欢迎开放交流,也欢迎大神降维打击~往期推荐当树莓派+S7-1500与阿里云跨界相遇-自动化工程师的数字化之路最全解读西门子MES/MOM平台Opcenter,100多亿美金的数字化之路斗地主、扫雷、贪吃蛇、潜水艇...盘点那些PLC“不务正业”骚操作[附代码]哈工大被禁Matlab,美国用工业软件卡死中国制造?这只是开始...[智能制造]未来,我们需要什么样的自动化工程师?TIA Portal配合PS虚拟调试-OPC UA数据通讯西家、罗家、施家等巨头PLC与WinMOD、PDPS联合虚拟调试是什么样子?施耐德Wonderware HMI/SCADA、MES/MOM入门以太网、Profinet、Profibus三种网络架构搭建及拓扑分析工业网络、工业无线、工业识别RFID的实例汇总与分析编辑于 2021-01-13 12:39以太网(Ethernet)Ethernet通信协议赞同 626 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录智能制造之家微信公众号:智能制造之家,10W+朋友共话智
Ethernet 与 EtherCAT 有关系吗?是什么关系? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册EthernetEthernet 与 EtherCAT 有关系吗?是什么关系?浅谈两者的关系,不要太啰嗦了。同时介绍一下CAN总线,profibus,RSJ232.谢谢。关注者41被浏览100,267关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享4 个回答默认排序熊小D 关注爪机党答题~ethercat协议是基于以太网帧的。ip协议是在ip数据包外添加了以太网帧头,帧头中包含了ip的协议类型码(两字节,好像是0x0800);ethercat协议是在ethercat数据包外添加以太网帧头,协议类型码为0x88a4。应用层部分ethercat使用了canopen的对象字典,ethercat数据包有其自己的组包规则。ethercat协议用于总线,其通信流程和一般it系统中的协议不太一样,且倍福(ethercat发明方,英文为beckhoff)底层总线使用ebus。发布于 2016-01-28 01:00赞同 3添加评论分享收藏喜欢收起刘一机械 关注上位机的Ethernet网卡如何与采用ethercat总线的驱动器实现通信?编辑于 2016-12-08 16:14赞同 2添加评论分享收藏喜欢收起
OPC UA和PROFINET、ETHERNET/IP等工业以太网的比较 - 知乎首发于智能制造之家切换模式写文章登录/注册OPC UA和PROFINET、ETHERNET/IP等工业以太网的比较智能制造之家化学制品制造业 从业人员原文作者:DANIELLE COLLINS(丹尼尔柯林斯)链接:写在前面前面我们介绍了工业网络的整体架构:工业通讯网络层级全解读,解析工业网络的自动化金字塔也介绍了PROFINET、ETHERNET/IP等工业以太网:技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网同时也介绍了面向未来的工业通信—OPC UA:OPC UA-面向未来的工业通讯规范今天我们从开发的角度体系聊一聊OPC UA与工业以太网的比较~01 五层通信架构中的OPC UA02 OPC UA和工业以太网03 OPC UA知识与应用案例01 五层通信架构中的OPC UA在整个制造流程中,通常会使用涉及多种异构网络的工业以太网协议(例如EtherNet / IP,PROFINET或EtherCAT),以满足特定的拓扑要求,通信速度或延迟保证。尽管这些通信协议都是开放的,但它们通常并不兼容,这导致他们只能构成一个无法相互“通话”的碎片化网络。OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture)旨在通过允许使用不同协议并在不同平台(例如Windows,Mac以及Linux)上运行的工业设备相互通信来解决此问题。而且,OPC UA超越了工业以太网的范围,它包括从自动化金字塔最低层开始的设备——处理现实数据的现场设备,诸如传感器、执行器和电机等——一直到最高层,包括例如SCADA(supervisory control and data acquisition),MES(manufacturing execution systems)和ERP(enterprise resource planning)系统,以及云计算。OPC UA允许自动化金字塔各个级别的工业设备(以不同的协议和不同的平台运行)相互通信。OPC标准是由OPC基金会管理的一系列规范,这些规范定义了客户端与服务器或服务器与服务器之间的接口,包括访问实时数据,监视警报和事件,访问历史数据以及其他应用程序。原始的OPC标准(现称为OPC Classic)只能用于Windows操作系统。随着OPC UA的引入,该技术变得与平台无关。OPC UA允许来自不同供应商和不同平台的网络进行通信的能力,来源于其数据建模方法:OPC UA不仅保留原始数据本身(例如数值“15”),还保留其上下文以及数据周围的任何限制或参数(例如“摄氏度”)。通过标准化的语义描述,任何启用OPC UA的设备都可以定位和使用所需的数据。OPC UA中最重要的四个数据模型是数据访问(DA),警报和条件(AC),历史访问(HA)和程序(Prog)。这些基础模型也可以用作其他应用程序或特定过程的数据模型基础。OPC最初是采用客户端-服务器通信模型的,但是在2018年,增加了发布-订阅(PubSub)扩展。客户端-服务器版本应对基于TCP / IP的点对点通信,不具备实时功能。PubSub版本应对一对多通信(一个发布端可以对应任意数量的订阅端),并且可以在时效性网络(TSN)上使用,从而使OPC UA可以提供硬实时通信——具有与确定性工业以太网协议匹敌的周期时间,延迟和时间抖动。02 OPC UA和工业以太网这就引出了一个问题:OPC UA会取代工业以太网吗?虽然使用TSN的OPC UA与确定性实时工业以太网协议之间显然存在重叠,但OPC UA在短时间内还不太可能取代工业以太网。原因之一是因为这两种技术专注于不同的效果。即使通过TSN获得实时通信功能,OPC UA的优势实际上仍然在于它允许不同的网络进行通信,尤其是在工厂级和企业级之间的。另一方面,工业以太网主要为现场设备和控制器之间的通信而设计。两者可以并且很可能将会长期共存。西门子的这张图显示了OPC UA和PROFINET如何在制造环境中一起工作但是,随着工业4.0和工业物联网(IIoT)的推广,一些专家相信带有TSN的OPC UA可能会开始在现场级应用上逐步取代工业以太网。实际上,微软(OPC基金会的长期合作伙伴)声称,OPC UA是“受广泛认可的工业4.0关键通信和数据建模技术。” 工业4.0和IIoT都要求水平(机器对机器)和垂直(现场设备到工厂级和企业级系统)的工业网络必须进行互联互通,并且要对大量设备进行管理,进而还需要处理巨量数据。OPC UA支持水平和垂直方向的网络连接,以及对网络中各个部分(从现场到企业)的设备进行互联,并管理其中的数据。而且它是在一个独立于平台和供应商的解决方案中实现这一点的,还内置了安全性(管理访问,身份验证,消息签名,加密和日志记录的方法)。03 OPC UA知识与应用案例C#通过OPC UA+MQTT将设备数据采集至云端-自动化工程师的数字化之路从以太网到TSN,7大工业以太网、OPC UA的工业实时通信西门子S7-1500通过OPC UA连接罗克韦尔FactoryTalk SEOPCUA、PROFINET、Ethercat等都支持的TSN是什么?—工业通信未来已来OPC UA TSN—面向未来的智能制造通信全架构TIA Portal配合PS虚拟调试-OPC UA数据通讯机床数字化通信三大标准-OPCUA、MTConnect、NC-LinkOPC UA + MQTT =物联网扩展的热门组合OPC UA&与OPC Classic之间的数据转换OPC UA服务器和客户端的安全机制你明白吗?施耐德SoMachine平台下的OPC UA通讯推荐阅读西门子、达索、PTC?工业软件CAD全球核心玩家与市场分析报告(223页)~2020-12-16100页PPT,带你了解数字化、智能化车间规划与建设!2020-12-10西门子、达索、SAP、PTC、Oracle...全球PLM市场报告2020-12-08西门子TIA Portal+库卡机器人+VNCK实现数字化机床虚拟调试2020-12-06数字化工厂实验室的建设标准、仪器设备与IT系统的联网与集成2020-12-22数字化工厂仿真:西门子Process Simulate与SIMIT通信组态案例2020-12-20典型工业领域的工业控制网络架构与解析2020-12-17数字化工业网络—工业互联网的网络技术.pptx2020-12-03超炫酷的西门子TIA Portal的大神级操作~2020-11-27自动化+信息化:徐工传动数字化工厂实施方案2020-11-24西门子TIA+PLCSIM+MCD+SIMIT,构建自动化仿真系统(案例下载)2020-11-25全球工业软件全景报告.pptx2020-11-23电子制造行业数字化解决方案(PPT)2020-11-17发布于 2021-01-06 20:12自动化opc通信赞同 5添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录智能制造之家微信公众号:智能制造之家,10W+朋友共话智
各种工业以太网比较(EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink)_profinet ethercat-CSDN博客
各种工业以太网比较(EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink)
仰科网关
于 2022-09-22 13:58:08 发布
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EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,EterCAT名称中的CAT为ControlAutomation Technology(控制自动化技术)首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。
Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议西蒙公司开发
PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新,PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。
PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的 “Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s,I/O模块,以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。 MODBUS/TCP协议是作为一种(实际的)自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知,该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而,本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值,哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”,区别那些普遍适用的和可选的,特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
POWERLINK=CANopen+Ethernet
鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点,即拥有了Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO 和PDO 数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构
虽然这些工业以太网都是国际标准,但是指的是IEC 61784里的标准,但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准,这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的,只有符合IEEE802.3U标准的,才能与IT和以太网将来的发展相兼容。而不符合IEEE802.3U标准的,基本上可以讲不是以太网,它们都对以太网进行了修改,或者是硬件或者是软件,已经不是以太网了。
各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别,我们知道,按照ISO的参考模型,网络被划分为7层。
a. Modbus TCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同,ModbusTCP的应用层采用Modbus协议,而EtherNet/IP采用CIP协议,这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD,因此是标准的以太网,另外,这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族。还有一个区别是,Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等,而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion来完成上述功能,所以才有Schneider加入ODVA,成为ODVA的核心成员来推广EtherNet/IP。由于这两种网络都是标准的TCP/IP以太网,所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。
b. b. 至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是个怪胎,PowerLink虽然在物理层和数据链路层还是采用标准的以太网,但是它又添加了另一个数据链路层,此EPL数据链路层在结构上为于以太网数据链路层之上。我们知道数据链路层的一个子层的MAC(介质访问)层的作用是[color=#FF0000]决定哪一个节点可以占有总线,也即决定哪个节点一个发送数据[/color]。所以本来由以太网的数据链路层来决定哪一个节点占用总线,现在它被位于它之上的EPL数据链路层给架空了,由这个EPL数据链路层通过软件的方式来决定哪个节点发送数据。所有在这样的一个EPL工业以太网系统中,不能使用交换机,只能使用HUB,所以对100M的网络,EPL总的带宽是小于100m,一盘情况下只有40-50M,而如果采用交换机的工业以太网,它的带宽可以达到大几百M,另外在EPL网络上,所有的节点都要实现EPL数据链路。没有实现EPL数据链路层的节点不能接入此网络。
c. PROFINET分为原来划分为v1,v2,v3,现在一般称为ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT.也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制。v1采用TCP/IP协议,采用标准的以太网,而V2和V3不采用tcp/ip协议,这两种都绕过tcp/ip协议,采用另外的网络层和传输层协议,开发ProfiNet采用开发人员人员认为tcp/ip协议增加了数据在网络中的传输延迟,其实这是一种误解,据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在TCP/IP中的传输延迟很小,他们研究得出数据在经过TCP,IP栈时延迟只有不到100微秒,如果采用UDP/IP时就更小,同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大,不同的协议延迟不一样,但是相差不是很大,从200us-800us不等,他们经过实验后认为以太网的基础设施(指交换机、网卡等)和TCP/IP协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因,而认为应用层协议才是主要原因。所以密歇根大学的教授认为绕开TCP/IP协议没有丝毫的意义,反而由于缺少了TCP/IP协议,使得设备也就缺少了IT功能,与其它现场总线没有区别。 ProfiNet V3就更特别了,它不完全采用标准以太网的数据链路层,有一不时间采用以太网的数据链路层(CSMA/CD),而另外一部分时间采用自己的数据链路层,通过一个高精度的时间来完成。所以ProfiNet V3也就不是标准的以太网了,也就给Profinet v3带来如下的问题:不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题,与标准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络,还有最重要的是,当标准以太网以后发展了后,它不能与标准以太网相兼容,不具有将来以太网所应具有的功能。
d. EtherCat这种工业以太网也很奇怪,它们不使用标准的芯片,一般不使用交换机,软件也不是标准的,对以太网的数据帧进行了一些修改,我们知道一个数据帧只有一个源节点,但是对于EtherCat一个数据可能有多个源节点,即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成的。所以对于这样的网络,标准的以太网设备也不能接入这样的网络。
我认为Ethernet/IP和ProfiNet这两种工业以太网都适合各个行业,并不象heidai讲的应用的行业不一样。首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据,还可传输实时数据,即可以用于离散控制,也可用于过程控制(当然现在还不能用于本安应用)。其次,这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输,Ethernet/IP有CIP Safety协议,而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT,而EtherNet/IP则有CIP Safety,二者都可以用于中高端的运动控制。最后两者都有基于IEEE1588的高精度时钟同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务,如Modbus TCP一般只作常规IO实时和非实时数据。而EtherCat和PowerLink则更象是为运动控制而开发的,这二者好像没有功能安全、在PLC和DCS控制方面也没有得到大自动化公司的支持,况且这两者又对以太网进行修改,一个在软件,另一个在软件和硬件方面都进行了修改,都不能兼容标准的以太网设备,个人认为这样做得不偿失,为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网,与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线。 我认为工业以太网的竞争将会在Ethernet/IP和ProfiNet间进行,而其它工业以太网都是这两者的陪衬,将会逐渐退出市场。 EtherNet/IP以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动,而ProfiNet将由业界老大西门子公司带领一些小公司去奋斗,由国内PLC厂商中的老二、老三和老五对老大,不知谁将引导未来。
其实,工业以太网里还有几个怪胎,举两个例吧:
SynqNet: 丹纳赫主导的,几乎只用在运动控制,而且据说只用在了半导体机械行业(奇怪的是,不才也搞半导体机械很久了,却从来没看到过SynqNet,孤陋寡闻啊)。只用了以太网的硬件,完全和我们平常说的以太网没有任何关系,连MAC层都没有。当然如此运用,速度性能当然好,但未来难说。
Sercos III: 光纤SercosII的新一代以太网版本,背后推手是博世力士乐,只用在运动控制。也基本上是只用了以太网底层硬件,系统里竟然连switch都不允许用。速度当然快,但只比SercosII快了一倍。估计用了SercosII的用户,谁会去更新到一个没快了多少的新系统啊,还没问世,就已经不被业界看好了。
我个人认为,最后一定是大西洋两岸的两大巨人之间的角力,就像以前的现场总线战争,最后还不是Profibus和DeviceNet,别的都只能当陪衬的角色?
当然,现在大家都在看中国这个大西洋两岸以外的单一最大市场,中国把砝码放在谁这一边,可能会使天平倾斜一点。但最后,肯定两者都会存在的。我个人认为,咱们应该选Ethernet/IP这一边站
中国用户和制造商应选择Ethernet/IP还是ProfiNet,各人的看法有所不同,不过我认为firstrazor所说的没错,有于ProfiNet采用了专门的芯片、网卡、交换机等以太网基础设施,虽然ProfiNet应用层协议是公开的,但这些芯片却是专用,国内的制造商要想开发符合ProfiNet标准的设备,确要依赖于这些芯片,受制于提供芯片的公司,也就是西门子公司,因此可以将ProfiNet并不是完全开放的。而相反,Ethernet/IP不论是在软件还是硬件上都是标准和开放的,国内的工业以太网制造商还是选择EtherNet/IP为好,至于最终用户的选择,当然是从可靠性、价格、兼容性和可替换性方面考虑,可靠性方面,二者没有明显区别,在其它方面Ethernet/IP具有明显的优势
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各种工业以太网比较(EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink)
EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。
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Ethernet/ip对比Ethercat有什么优势? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册IP 地址EthernetIP 地址定位IP网络IP 地址库Ethernet/ip对比Ethercat有什么优势?关注者2被浏览633关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享1 个回答默认排序老顽童AMAT CVD设备工程师 关注买到CIP 7大卷之后,挑灯夜读。一个个理解,按照标准去填写结构体,构建和解析数据这块得心应手。代码库、及源代码下载网站 http://www.jngbus.com经过俩天的努力奋斗,终于能够读取欧姆龙数据成功。EtherNet/IP是一个现代化的标准协议。由控制网国际有限公司(ControlNet International)的一个技术工作组与ODVA(开放式DeviceNet供应商协会)在20世纪90年代合作设计。EtherNet/IP是基于通用工业协议(Common Industrial Protocol,CIP)的。CIP是一种由ODVA支持的开放工业协议,它被使用在诸如 DeviceNet 和 ControlNet 以及 EtherNet/IP 等串行通信协议中。美国的工控设备制造商Rockwell/Allen-Bradley已经围绕EtherNet/IP进行了标准化,其他厂商如Omron也在其设备上支持了EtherNet/IP。EtherNet/IP已经变得越来越受欢迎,特别是在美国。尽管EtherNet/IP比Modbus更现代化,但仍然存在协议层面的安全问题。EtherNet/IP通常通过TCP/UDP端口44818运行。此外,EtherNet/IP还有另一个端口 TCP/UDP端口2222。使用这个端口的原因是 EtherNet/IP实现了隐式和显示两种消息传递方式。显式消息被称为客户端/服务器消息,而隐式消息通常被称为I/O消息。CIP内容卷:CIP is a very versatile protocol designed with the automation industry in mind. However, due to its open nature, it can be and has been applied to many more areas. The CIP Networks Library contains several volumes:- Volume 1 deals with the common aspects of CIP that apply to all of the network adaptations. This volume contains the common object library and the device profile library, along with a general description of the communications model, device configuration and CIP data management. This volume also defines an auxiliary power distribution system that is common to all adaptations of CIP.- Volume 2 is the EtherNet/IP Adaptation of CIP, which describes how CIP is adapted to the Ethernet TCP/ IP and UDP/IP transportation layers. It also contains any extensions to the material in Volume 1 that are necessary for EtherNet/IP, such as the optional industrial physical layer and connectors.- Volume 3 is the DeviceNet Adaptation of CIP, which describes how CIP is adapted to the CAN data link layer. It also contains any extensions to the material in Volume 1 that are necessary for DeviceNet.- Volume 4 is the ControlNet Adaptation of CIP, which describes how CIP is adapted to the ControlNet data link layer. It contains a complete description of the ControlNet data link layer and any extensions to the material in Volume 1 that are necessary for ControlNet.- Volume 5 is CIP Safety. It contains the information necessary to implement the CIP Safety protocol on CIP Networks.- Volume 6 is the CompoNet Adaptation of CIP, which describes how CIP is adapted to the CompoNet data link layer. It contains a complete description of the CompoNet data link layer and any extensions to the material in Volume 1 that are necessary for CompoNet.- Volume 7 is the Integration of Modbus Devices into the CIP Architecture. This volume describes a standard for the integration of Modbus devices into the CIP world.发布于 2024-02-01 23:26赞同添加评论分享收藏喜欢收起-1.4
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