各類工業以太網比較（EtherCAT,EtherNet/IP,ProfiNet,Modbus-TCP,Powerlink）

EtherCAT（以太網控制自動化技術）是一個以以太網爲基礎的開放架構的現場總線系統，EterCAT名稱中的CAT爲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。EtherCAT爲系統的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還符合甚至下降了現場總線的使用成本。EtherCAT的特色還包括高精度設備同步，可選線纜冗餘，和功能性安全協議(SIL3)。

Ethernet/IP是一個面向工業自動化應用的工業應用層協議。它創建在標準UDP/IP與TCP/IP協議之上，利用固定的以太網硬件和軟件，爲配置、訪問和控制工業自動化設備定義了一個應用層協議西蒙公司開發

PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基於工業以太網技術的自動化總線標準。做爲一項戰略性的技術創新，PROFINET爲自動化通訊領域提供了一個完整的網絡解決方案，囊括了諸如實時以太網、運動控制、分佈式自動化、故障安全以及網絡安全等當前自動化領域的熱點話題，而且，做爲跨供應商的技術，能夠徹底兼容工業以太網和現有的現場總線（如PROFIBUS）技術，保護現有投資。

PROFINET是適用於不一樣需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次爲實時通訊、分佈式現場設備、運動控制、分佈式自動化、網絡安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過程自動化。

MODBUS/TCP是簡單的、中立廠商的用於管理和控制自動化設備的MODBUS系列通信協議的派生產品。顯而易見，它覆蓋了使用TCP/IP協議的 「Intranet」和「Internet」環境中MODBUS 報文的用途。協議的最通用用途是爲諸如PLC’s，I/O模塊，以及鏈接其它簡單域總線或I/O模塊的網關服務的。
MODBUS/TCP協議是做爲一種（實際的）自動化標準發行的。既然MODBUS已經廣爲人知，該規範只將別處沒有收錄的少許信息列入其中。然而，本規範力圖闡明MODBUS中哪一種功能對於普通自動化設備的互用性有價值，哪些部分是MODBUS做爲可編程的協議交替用於PLC’s的「多餘部分」。
　　它經過將配套報文類型「一致性等級」，區別那些廣泛適用的和可選的，特別是那些適用於特殊設備如PLC’s的報文。

POWERLINK=CANopen+Ethernet

鑑於以太網的蓬勃發展和CANopen在自動化領域裏的廣闊應用基礎，EthernetPOWERLINK 融合了這兩項技術的優勢和缺點，即擁有了Ethernet的高速、開放性接口，以及CANopen在工業領域良好的SDO 和PDO 數據定義，在某種意義上說POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，物理層、數據鏈路層使用了Ethernet介質，而應用層則保留了原有的SDO和PDO對象字典的結構

雖然這些工業以太網都是國際標準，可是指的是IEC 61784裏的標準，可是這些工業以太網不都是標準的以太網。即這些工業以太網並不都是符合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和以太網未來的發展相兼容。而不符合IEEE802.3U標準的，基本上能夠講不是以太網，它們都對以太網進行了修改，或者是硬件或者是軟件，已經不是以太網了。

各類工業以太網的區別其實主要就是協議的區別，其中最主要的仍是應用層協議的區別，咱們知道，按照ISO的參考模型，網絡被劃分爲7層。

a.     Modbus TCP和EtherNet/IP的區別主要是應用層不相同，ModbusTCP的應用層採用Modbus協議，而EtherNet/IP採用CIP協議，這兩種工業以太網的數據鏈路層採用的是CSMA/CD，所以是標準的以太網，另外，這兩種工業以太網的網絡層和傳輸層採用TCP/IP協議族。還有一個區別是，Modbus協議中迄今沒有協議來完成功能安全、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，因此纔有Schneider加入ODVA，成爲ODVA的核心成員來推廣EtherNet/IP。因爲這兩種網絡都是標準的TCP/IP以太網，因此全部標準以太網節點均可以接入這兩種網絡。

b.     b. 至於EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是個怪胎，PowerLink雖然在物理層和數據鏈路層仍是採用標準的以太網，可是它又添加了另外一個數據鏈路層，此EPL數據鏈路層在結構上爲於以太網數據鏈路層之上。咱們知道數據鏈路層的一個子層的MAC(介質訪問)層的做用是[color=#FF0000]決定哪個節點能夠佔有總線，也即決定哪一個節點一個發送數據[/color]。因此原本由以太網的數據鏈路層來決定哪個節點佔用總線，如今它被位於它之上的EPL數據鏈路層給架空了，由這個EPL數據鏈路層經過軟件的方式來決定哪一個節點發送數據。全部在這樣的一個EPL工業以太網系統中，不能使用交換機，只能使用HUB，因此對100M的網絡，EPL總的帶寬是小於100m,一盤狀況下只有40－50M，而若是採用交換機的工業以太網，它的帶寬能夠達到大幾百M,另外在EPL網絡上，全部的節點都要實現EPL數據鏈路。沒有實現EPL數據鏈路層的節點不能接入此網絡。

 c. PROFINET分爲原來劃分爲v1,v2,v3，如今通常稱爲ProfiNetCBA、ProfiNet IO和ProfiNet IRT.也就是經過以太網來實現對等通信、實時控制和運動控制。v1採用TCP/IP協議，採用標準的以太網，而V2和V3不採用tcp/ip協議，這兩種都繞過tcp/ip協議，採用另外的網絡層和傳輸層協議，開發ProfiNet採用開發人員人員認爲tcp/ip協議增長了數據在網絡中的傳輸延遲，其實這是一種誤解，據美國密歇根大學的教授研究後認爲數據在TCP/IP中的傳輸延遲很小，他們研究得出數據在通過TCP,IP棧時延遲只有不到100微秒，若是採用UDP/IP時就更小，同時他們研究也得出數據在不一樣應用層延時比較大，不一樣的協議延遲不同，可是相差不是很大，從200us-800us不等，他們通過實驗後認爲以太網的基礎設施(指交換機、網卡等）和TCP/IP協議並非影響工業以太網實時性的主要緣由，而認爲應用層協議纔是主要緣由。因此密歇根大學的教授認爲繞開TCP/IP協議沒有絲毫的意義，反而因爲缺乏了TCP/IP協議，使得設備也就缺乏了IT功能，與其它現場總線沒有區別。 ProfiNet V3就更特別了，它不徹底採用標準以太網的數據鏈路層，有一不時間採用以太網的數據鏈路層(CSMA/CD)，而另一部分時間採用本身的數據鏈路層，經過一個高精度的時間來完成。因此ProfiNet V3也就不是標準的以太網了，也就給Profinet v3帶來以下的問題：不能採用標準的交換機、不能採用標準的以太網芯片、與企業網相連可能會出現問題，與標準以太網相連還要特殊的網關、添加和刪除一個節點都須要從新組態網絡和從新啓動網絡、至今沒有千兆網絡，還有最重要的是，當標準以太網之後發展了後，它不能與標準以太網相兼容，不具備未來以太網所應具備的功能。

 d. EtherCat這種工業以太網也很奇怪，它們不使用標準的芯片，通常不使用交換機，軟件也不是標準的，對以太網的數據幀進行了一些修改，咱們知道一個數據幀只有一個源節點，可是對於EtherCat一個數據可能有多個源節點，即一個數據是由多個節點發送的數據組合而成的。因此對於這樣的網絡，標準的以太網設備也不能接入這樣的網絡。

我認爲Ethernet/IP和ProfiNet這兩種工業以太網都適合各個行業，並不象heidai講的應用的行業不同。首先這兩種工業以太網都用於傳輸非實時數據，還可傳輸實時數據，便可以用於離散控制，也可用於過程控制(固然如今還不能用於本安應用)。其次，這兩種工業以太網均可用於網絡功能安全傳輸，Ethernet/IP有CIP Safety協議，而ProfiNet有Profisafe協議,還有在運動控制方面ProfiNet有 ProfiNet IRT，而EtherNet/IP則有CIP Safety,兩者均可以用於中高端的運動控制。最後二者都有基於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通常只做常規IO實時和非實時數據。而EtherCat和PowerLink則更象是爲運動控制而開發的，這兩者好像沒有功能安全、在PLC和DCS控制方面也沒有獲得大自動化公司的支持，何況這二者又對以太網進行修改，一個在軟件，另外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設備，我的認爲這樣作得不償失，爲知足運動控制而不能兼容已有的標準的以太網設備而開發的工業以太網並非以太網，與其說是工業以太網還不如說是另外一種現場總線。
   我認爲工業以太網的競爭將會在Ethernet/IP和ProfiNet間進行，而其它工業以太網都是這二者的襯托，將會逐漸退出市場。
   EtherNet/IP之後將由羅克韋爾自動化、Omron、施耐德和思科公司來推進，而ProfiNet將由業界老大西門子公司帶領一些小公司去奮鬥，由國內PLC廠商中的老2、老三和老五對老大，不知誰將引導將來。

 其實，工業以太網裏還有幾個怪胎，舉兩個例吧：

SynqNet: 丹納赫主導的，幾乎只用在運動控制，並且聽說只用在了半導體機械行業（奇怪的是，不才也搞半導體機械好久了，卻歷來沒看到過SynqNet，孤陋寡聞啊）。只用了以太網的硬件，徹底和咱們日常說的以太網沒有任何關係，連MAC層都沒有。固然如此運用，速度性能固然好，但將來難說。

Sercos III: 光纖SercosII的新一代以太網版本，背後推手是博世力士樂，只用在運動控制。也基本上是隻用了以太網底層硬件，系統里居然連switch都不容許用。速度固然快，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啊，還沒問世，就已經不被業界看好了。

我我的認爲，最後必定是大西洋兩岸的兩大巨人之間的角力，就像之前的現場總線戰爭，最後還不是Profibus和DeviceNet，別的都只能當襯托的角色？

固然，如今你們都在看中國這個大西洋兩岸之外的單一最大市場，中國把砝碼放在誰這一邊，可能會使天平傾斜一點。但最後，確定二者都會存在的。我我的認爲，我們應該選Ethernet/IP這一邊站

 中國用戶和製造商應選擇Ethernet/IP仍是ProfiNet，各人的見解有所不一樣，不過我認爲firstrazor所說的沒錯，有於ProfiNet採用了專門的芯片、網卡、交換機等以太網基礎設施，雖然ProfiNet應用層協議是公開的，但這些芯片倒是專用，國內的製造商要想開發符合ProfiNet標準的設備，確要依賴於這些芯片，受制於提供芯片的公司，也就是西門子公司，所以能夠將ProfiNet並非徹底開放的。而相反，Ethernet/IP不管是在軟件仍是硬件上都是標準和開放的，國內的工業以太網製造商仍是選擇EtherNet/IP爲好，至於最終用戶的選擇，固然是從可靠性、價格、兼容性和可替換性方面考慮，可靠性方面，兩者沒有明顯區別，在其它方面Ethernet/IP具備明顯的優點