EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動化技術)是一個以以太網(wǎng)為基礎的開放架構的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，EterCAT名稱中的CAT為ControlAutomation Technology(控制自動化技術)首字母的縮寫。最初由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議(SIL3)。
Ethernet/IP是一個面向工業(yè)自動化應用的工業(yè)應用層協(xié)議。它建立在標準UDP/IP與TCP/IP協(xié)議之上，利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業(yè)自動化設備定義了一個應用層協(xié)議西蒙公司開發(fā)
PROFINET由PROFIBUS國際組織(PROFIBUS International，PI)推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術的自動化總線標準。作為一項戰(zhàn)略性的技術創(chuàng)新，PROFINET為自動化通信領域提供了一個完整的網(wǎng)絡解決方案，囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡安全等當前自動化領域的熱點話題，并且，作為跨供應商的技術，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線(如PROFIBUS)技術，保護現(xiàn)有投資。
PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現(xiàn)場設備、運動控制、分布式自動化、網(wǎng)絡安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過程自動化。
MODBUS/TCP是簡單的、中立廠商的用于管理和控制自動化設備的MODBUS系列通訊協(xié)議的派生產(chǎn)品。顯而易見，它覆蓋了使用TCP/IP協(xié)議的 “Intranet”和“Internet”環(huán)境中MODBUS 報文的用途。協(xié)議的最通用用途是為諸如PLC’s，I/O模塊，以及連接其它簡單域總線或I/O模塊的網(wǎng)關服務的。
MODBUS/TCP協(xié)議是作為一種(實際的)自動化標準發(fā)行的。既然MODBUS已經(jīng)廣為人知，該規(guī)范只將別處沒有收錄的少量信息列入其中。然而，本規(guī)范力圖闡明MODBUS中哪種功能對于普通自動化設備的互用性有價值，哪些部分是MODBUS作為可編程的協(xié)議交替用于PLC’s的“多余部分”。
它通過將配套報文類型“一致性等級”，區(qū)別那些普遍適用的和可選的，特別是那些適用于特殊設備如PLC’s的報文。
POWERLINK=CANopen+Ethernet
鑒于以太網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和CANopen在自動化領域里的廣闊應用基礎，EthernetPOWERLINK 融合了這兩項技術的優(yōu)點和缺點，即擁有了Ethernet的高速、開放性接口，以及CANopen在工業(yè)領域良好的SDO 和PDO 數(shù)據(jù)定義，在某種意義上說POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用了Ethernet介質，而應用層則保留了原有的SDO和PDO對象字典的結構
雖然這些工業(yè)以太網(wǎng)都是國際標準，但是指的是IEC 61784里的標準，但是這些工業(yè)以太網(wǎng)不都是標準的以太網(wǎng)。即這些工業(yè)以太網(wǎng)并不都是符合IEEE802.3U的標準，這當中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的，只有符合IEEE802.3U標準的，才能與IT和以太網(wǎng)將來的發(fā)展相兼容。而不符合IEEE802.3U標準的，基本上可以講不是以太網(wǎng)，它們都對以太網(wǎng)進行了修改，或者是硬件或者是軟件，已經(jīng)不是以太網(wǎng)了。
各種工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別其實主要就是協(xié)議的區(qū)別，其中最主要的還是應用層協(xié)議的區(qū)別，我們知道，按照ISO的參考模型，網(wǎng)絡被劃分為7層。
a. Modbus TCP和EtherNet/IP的區(qū)別主要是應用層不相同，ModbusTCP的應用層采用Modbus協(xié)議，而EtherNet/IP采用CIP協(xié)議，這兩種工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層采用的是CSMA/CD，因此是標準的以太網(wǎng)，另外，這兩種工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡層和傳輸層采用TCP/IP協(xié)議族。還有一個區(qū)別是，Modbus協(xié)議中迄今沒有協(xié)議來完成功能安全、高精度同步和運功控制等，而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion來完成上述功能，所以才有Schneider加入ODVA，成為ODVA的核心成員來推廣EtherNet/IP。由于這兩種網(wǎng)絡都是標準的TCP/IP以太網(wǎng)，所以所有標準以太網(wǎng)節(jié)點都可以接入這兩種網(wǎng)絡。
b. b. 至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是個怪胎，PowerLink雖然在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層還是采用標準的以太網(wǎng)，但是它又添加了另一個數(shù)據(jù)鏈路層，此EPL數(shù)據(jù)鏈路層在結構上為于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層之上。我們知道數(shù)據(jù)鏈路層的一個子層的MAC(介質訪問)層的作用是[color=#FF0000]決定哪一個節(jié)點可以占有總線，也即決定哪個節(jié)點一個發(fā)送數(shù)據(jù)[/color]。所以本來由以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層來決定哪一個節(jié)點占用總線，現(xiàn)在它被位于它之上的EPL數(shù)據(jù)鏈路層給架空了，由這個EPL數(shù)據(jù)鏈路層通過軟件的方式來決定哪個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。所有在這樣的一個EPL工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)中，不能使用交換機，只能使用HUB，所以對100M的網(wǎng)絡，EPL總的帶寬是小于100m,一盤情況下只有40-50M，而如果采用交換機的工業(yè)以太網(wǎng)，它的帶寬可以達到大幾百M,另外在EPL網(wǎng)絡上，所有的節(jié)點都要實現(xiàn)EPL數(shù)據(jù)鏈路。沒有實現(xiàn)EPL數(shù)據(jù)鏈路層的節(jié)點不能接入此網(wǎng)絡。
c. PROFINET分為原來劃分為v1,v2,v3，現(xiàn)在一般稱為ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT.也就是通過以太網(wǎng)來實現(xiàn)對等通訊、實時控制和運動控制。v1采用TCP/IP協(xié)議，采用標準的以太網(wǎng)，而V2和V3不采用tcp/ip協(xié)議，這兩種都繞過tcp/ip協(xié)議，采用另外的網(wǎng)絡層和傳輸層協(xié)議，開發(fā)ProfiNet采用開發(fā)人員人員認為tcp/ip協(xié)議增加了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的傳輸延遲，其實這是一種誤解，據(jù)美國密歇根大學的教授研究后認為數(shù)據(jù)在TCP/IP中的傳輸延遲很小，他們研究得出數(shù)據(jù)在經(jīng)過TCP,IP棧時延遲只有不到100微秒，如果采用UDP/IP時就更小，同時他們研究也得出數(shù)據(jù)在不同應用層延時比較大，不同的協(xié)議延遲不一樣，但是相差不是很大，從200us-800us不等，他們經(jīng)過實驗后認為以太網(wǎng)的基礎設施(指交換機、網(wǎng)卡等)和TCP/IP協(xié)議并不是影響工業(yè)以太網(wǎng)實時性的主要原因，而認為應用層協(xié)議才是主要原因。所以密歇根大學的教授認為繞開TCP/IP協(xié)議沒有絲毫的意義，反而由于缺少了TCP/IP協(xié)議，使得設備也就缺少了IT功能，與其它現(xiàn)場總線沒有區(qū)別。 ProfiNet V3就更特別了，它不完全采用標準以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層，有一不時間采用以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層(CSMA/CD)，而另外一部分時間采用自己的數(shù)據(jù)鏈路層，通過一個高精度的時間來完成。所以ProfiNet V3也就不是標準的以太網(wǎng)了，也就給Profinet v3帶來如下的問題：不能采用標準的交換機、不能采用標準的以太網(wǎng)芯片、與企業(yè)網(wǎng)相連可能會出現(xiàn)問題，與標準以太網(wǎng)相連還要特殊的網(wǎng)關、添加和刪除一個節(jié)點都需要重新組態(tài)網(wǎng)絡和重新啟動網(wǎng)絡、至今沒有千兆網(wǎng)絡，還有最重要的是，當標準以太網(wǎng)以后發(fā)展了后，它不能與標準以太網(wǎng)相兼容，不具有將來以太網(wǎng)所應具有的功能。
d. EtherCat這種工業(yè)以太網(wǎng)也很奇怪，它們不使用標準的芯片，一般不使用交換機，軟件也不是標準的，對以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進行了一些修改，我們知道一個數(shù)據(jù)幀只有一個源節(jié)點，但是對于EtherCat一個數(shù)據(jù)可能有多個源節(jié)點，即一個數(shù)據(jù)是由多個節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)組合而成的。所以對于這樣的網(wǎng)絡，標準的以太網(wǎng)設備也不能接入這樣的網(wǎng)絡。
我認為Ethernet/IP和ProfiNet這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都適合各個行業(yè)，并不象heidai講的應用的行業(yè)不一樣。首先這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都用于傳輸非實時數(shù)據(jù)，還可傳輸實時數(shù)據(jù)，即可以用于離散控制，也可用于過程控制(當然現(xiàn)在還不能用于本安應用)。其次，這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都可用于網(wǎng)絡功能安全傳輸，Ethernet/IP有CIP Safety協(xié)議，而ProfiNet有Profisafe協(xié)議,還有在運動控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT，而EtherNet/IP則有CIP Safety,二者都可以用于中高端的運動控制。最后兩者都有基于IEEE1588的高精度時鐘同步。而Modbus TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任務，如Modbus TCP一般只作常規(guī)IO實時和非實時數(shù)據(jù)。而EtherCat和PowerLink則更象是為運動控制而開發(fā)的，這二者好像沒有功能安全、在PLC和DCS控制方面也沒有得到大自動化公司的支持，況且這兩者又對以太網(wǎng)進行修改，一個在軟件，另一個在軟件和硬件方面都進行了修改，都不能兼容標準的以太網(wǎng)設備，個人認為這樣做得不償失，為滿足運動控制而不能兼容已有的標準的以太網(wǎng)設備而開發(fā)的工業(yè)以太網(wǎng)并不是以太網(wǎng)，與其說是工業(yè)以太網(wǎng)還不如說是另一種現(xiàn)場總線。
我認為工業(yè)以太網(wǎng)的競爭將會在Ethernet/IP和ProfiNet間進行，而其它工業(yè)以太網(wǎng)都是這兩者的陪襯，將會逐漸退出市場。
EtherNet/IP以后將由羅克韋爾自動化、Omron、施耐德和思科公司來推動，而ProfiNet將由業(yè)界老大西門子公司帶領一些小公司去奮斗，由國內PLC廠商中的老二、老三和老五對老大，不知誰將引導未來。
其實，工業(yè)以太網(wǎng)里還有幾個怪胎，舉兩個例吧：
SynqNet: 丹納赫主導的，幾乎只用在運動控制，而且據(jù)說只用在了半導體機械行業(yè)(奇怪的是，不才也搞半導體機械很久了，卻從來沒看到過SynqNet，孤陋寡聞啊)。只用了以太網(wǎng)的硬件，完全和我們平常說的以太網(wǎng)沒有任何關系，連MAC層都沒有。當然如此運用，速度性能當然好，但未來難說。
Sercos III: 光纖SercosII的新一代以太網(wǎng)版本，背后推手是博世力士樂，只用在運動控制。也基本上是只用了以太網(wǎng)底層硬件，系統(tǒng)里竟然連switch都不允許用。速度當然快，但只比SercosII快了一倍。估計用了SercosII的用戶，誰會去更新到一個沒快了多少的新系統(tǒng)啊，還沒問世，就已經(jīng)不被業(yè)界看好了。
我個人認為，最后一定是大西洋兩岸的兩大巨人之間的角力，就像以前的現(xiàn)場總線戰(zhàn)爭，最后還不是Profibus和DeviceNet，別的都只能當陪襯的角色?
當然，現(xiàn)在大家都在看中國這個大西洋兩岸以外的單一最大市場，中國把砝碼放在誰這一邊，可能會使天平傾斜一點。但最后，肯定兩者都會存在的。我個人認為，咱們應該選Ethernet/IP這一邊站
中國用戶和制造商應選擇Ethernet/IP還是ProfiNet，各人的看法有所不同，不過我認為firstrazor所說的沒錯，有于ProfiNet采用了專門的芯片、網(wǎng)卡、交換機等以太網(wǎng)基礎設施，雖然ProfiNet應用層協(xié)議是公開的，但這些芯片卻是專用，國內的制造商要想開發(fā)符合ProfiNet標準的設備，確要依賴于這些芯片，受制于提供芯片的公司，也就是西門子公司，因此可以將ProfiNet并不是完全開放的。而相反，Ethernet/IP不論是在軟件還是硬件上都是標準和開放的，國內的工業(yè)以太網(wǎng)制造商還是選擇EtherNet/IP為好，至于最終用戶的選擇，當然是從可靠性、價格、兼容性和可替換性方面考慮，可靠性方面，二者沒有明顯區(qū)別，在其它方面Ethernet/IP具有明顯的優(yōu)勢
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