工业以太网技术的介绍和比较

以太⽹与⼯业以太⽹的区别 以太⽹产⽣延迟的主要原因是冲突，其原因是它利⽤了CSMA/CD技术。

在传统的共享⽹络中，由于以太⽹中所以的站点，采⽤相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。

为了解决这个问题，以太⽹规定，在⼀个站点访问介质前，必须先监听⽹络上有没有其他站点在同时使⽤该介质。

如果有则必须等待，此时就发⽣了冲突。

为了减少冲突发⽣的⼏率，以太⽹常采⽤1-持续CSMA，⾮持续CSMA，P-持续CSMA的算法2。

由于以太⽹是以办公为⽬标设计的，并不完全符合⼯业环境和标准的要求，将传统的以太⽹⽤于⼯业领域还存在着明显的缺陷。

但其成本⽐⼯业⽹络低，技术透明度⾼，特别是它遵循IEEE802.3协议为各⼚商⼤开了⽅便之门。

以太⽹的缺陷 1、确定性 由于以太⽹的MAC层协议是CSMA/CD，该协议是的⽹络上存在冲突。

对于⼀个⼯业⽹络，如果存在着⼤量的冲突，就必须多次重发数据，使得⽹络间通信的不确定性⼤⼤增加，带来系统控制性能的降低。

2、实时性 在中，在⼀个事件发⽣之后，系统必须在⼀个可以准确预见的时间范围内作出反应。

⽽⼯业上对数据传输的实时性要求⾮常⾼，数据的更新是在数⼗毫秒完成。

⽽以太⽹的CSMA/CD机制，当发⽣冲突时重发数据，可以尝试16次，这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。

⽽设备的掉线，可能会造成重⼤的设备或者⼈⾝安全事故。

3、可靠性 以太⽹是为商业设计的，但应⽤到⼯业现场，⾯对恶劣的⼯况、严重的线间⼲扰，必然降低其可靠性。

所以⼯业⽹络要求具有⾼的可靠性，可恢复性以及可维护性。

的解决机制 1、交换技术 将共享的局域⽹进⾏有效的冲突域划分机制。

各个领域之间⽤交换机连接，减少冲突问题和错误传输。

这样可以尽量避免冲突的发⽣，提⾼系统的确定性。

2、⾼速以太⽹ 冲突的发⽣与负载有关，负载越⼤，发⽣冲突的概率越⼤。

提⾼以太⽹的通讯速度，可以有想降低⽹络的负荷。

工业以太网技术方案
简介
本文旨在介绍工业以太网技术方案。

工业以太网是一种应用于工业控制环境下的数据传输技术。

它能够提供高速、实时、可靠的数据传输，适用于诸如工厂自动化、机器人技术等领域。

技术优势
工业以太网技术在应用场景方面有很多优势：
- 高速传输：传输速率高达10Gbps，能够满足大数据量、高速传输的需求。

- 实时性强：传输时延小于1ms，保证实时性。

- 可靠性高：采用冗余传输、差错检测等技术，保证数据传输的可靠性。

- 灵活性：采用分布式结构，能够轻松扩展、升级。

应用场景
工业以太网技术可以应用于以下领域：
- 工厂自动化：工业以太网能够连接厂级控制系统（MES）、生产线控制系统（PCS）等设备，实现自动化生产。

- 机器人技术：工业以太网能够连接机器人、视觉设备等，实现高速、精准的机器人控制。

- 智能物流：工业以太网能够连接各种设备，实现物流信息的实时传输和监管。

结论
工业以太网技术是当前工业自动化领域中一种重要的数据传输技术，能够提供高速、实时、可靠的数据传输服务，有着广泛的应用前景。

以太网和工业以太网有什么区别？EthernetVsIndustrialEthernet工业以太网系统必须比办公室以太网更强大。

以太网，特别是工业以太网，最近已成为制造业中流行的行业术语。

虽然相似，但它们都提供不同的特性和好处。

本文将探讨以太网和工业以太网是什么以及它们之间的区别。

什么是以太网？以太网最初是在1970 年代开发的，后来被标准化为IEEE 802.3。

以太网是 IEEE 802.3 所涵盖的局域网 (LAN) 产品组，IEEE 802.3 是一组电气和电子工程师协会(IEEE) 标准，定义了有线以太网媒体访问控制的物理层和数据链路层。

1 这些标准还描述了配置以太网的规则以及网络元素如何相互协作。

2以太网允许计算机通过一个网络进行连接——没有它，当今现代世界的设备之间的通信将是不可能的。

以太网是电线和电缆系统的全球标准，用于通过组织的单一网络连接多台计算机、设备、机器等，以便所有计算机可以相互通信。

以太网最初是一根电缆，使多个设备可以连接到一个网络上。

现在，可以根据需要将以太网网络扩展到新设备。

以太网现在是世界上最流行和使用最广泛的网络技术。

3工业以太网的工作原理图1. 工业环境需要这种先进技术，以确保正确发送和接收特定的制造数据。

如果使用瓶子灌装厂的示例，工业以太网自动化技术能够通过网络发送灌装数据，以确保瓶子按预期灌装。

使用以太网时，数据流被分成较短的片段或帧——每个片段都包含特定的信息，例如数据的来源和目的地。

为了让网络根据需要接受和发送数据，此类数据是必要的。

以太网技术的其他术语包括：•介质：在现代以太网技术中，介质是以太网设备连接的双绞线或光纤电缆，为数据传输提供路径•分段：单个共享媒体。

•节点：连接到段的设备。

标准以太网能够以 10 Mbps 到 100 Mbps 的速度发送数据。

千兆以太网是IEEE 802.3 标准下使用的一个术语，用于描述以1 Gbps 的速率传输的以太网速度。

工业以太网技术全面解析高性能、工厂设备和IT系统集成，以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。

在实时工业以太网中，EPA、EtherCAT、RTEX、Ethernet Powerlink、PROFINET、Ethernet/IP、SERCOS III是主要的竞争者。

下面对它们进行简单比较。

Ethernet/IPEthernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODV A( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。

实现实时性的方法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ODV A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。

工业以太网概述现场总线对于面向设备的自动化工业系统起到了极大的促进作用，但是由于现场总线工业网络存在一定的缺陷，导致其的发展受到极大的限制。

其缺陷包括有通信速率低，成本高，支持应用低，又由于现场总线通信协议多种多样，使得不同总线之间的互联互通比较繁琐，必须要通过一些通信协议转换器进行协议的转换，特别是有多个现场总线协议共存于一个系统中时，相互之间的协议转换更加繁琐。

以太网自从发明出来之后，由于以太网具有极强的兼容性、可扩展性、开放性，得到了飞速的发展，深入到了社会生活的各个层面，同样，以太网也进入了工业应用领域。

但是普通的以太网存在极大的缺陷导致其不能应用于工业领域：1.工业控制领域对于数据的实时性要求非常高，对于数据的延时一般都是必须要控制在几十个ms之内。

由于以太网采用的是载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制），当以太网上发生冲突的时候，就会重发数据，很明显，一旦冲突发生，就必须牺牲时间为代价来解决冲突的问题，实时性就不能得到保证。

但是在工业领域，实时性不能得到保证的话，就有可能导致设备的停止运作，甚至造成安全事故。

2.由于以太网采用的是载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD 机制），使得以太网存在冲突，特别是在以太网网络负荷比较重的情况下，冲突出现的几率更大。

而一旦大量的冲突发生，导致数据不断的重发，使得工业网络之间的通信的不确定性大大增加，从而降低了系统控制性能。

3.以太网在最初设计时，没有考虑到工业现场的复杂电磁环境，在恶劣的外部环境中，必然导致以太网的可靠性的降低。

但是在生产环境中，工业网络必须有良好的可靠性，可维护性及可恢复性。

针对以太网存在的以上缺陷，采用了多种解决机制改善以太网的性能以使的其可以适用于工业网络，以形成工业以太网。

1.工业以太网交换技术。

为改善以太网在网络负荷较重的时候出现的拥塞问题，采用工业以太网交换机减少由于载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制）而产生的冲突问题和错误传输，从而提高系统的稳定性。

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。

工业以太网络技术解决方案
简介
工业以太网络技术是一种用于实现工业自动化的网络通信技术。

它与传统的以太网相比，具有更高的可靠性、安全性和实时性，能
够满足工业现场的特殊通信需求。

本文将介绍工业以太网络技术的
主要特点和应用案例。

特点
1. 高可靠性：工业以太网络技术采用冗余设计和网络拓扑结构，能够容忍节点故障和网络中断，保证工业设备的稳定运行。

2. 高安全性：工业以太网络技术使用安全认证和加密机制，能
够防止网络攻击和数据泄露，确保工业系统的安全性和保密性。

3. 实时性：工业以太网络技术通过时间同步和优化传输机制，
能够实现微秒级的数据传输延迟，满足工业现场对实时性的要求。

4. 灵活性：工业以太网络技术支持多种传输介质和通信协议，
适用于不同的工业应用场景，具有很高的灵活性和扩展性。

应用案例
1. 工业自动化：工业以太网络技术广泛应用于工业自动化领域，实现设备之间的通信和数据交换，提高生产线的效率和可靠性。

2. 物联网：工业以太网络技术可以作为物联网的底层通信基础
设施，连接传感器、设备和云平台，实现设备的远程监控和管理。

3. 智能电网：工业以太网络技术可以应用于智能电网系统，实
现电力设备之间的通信和协调，提高电网的稳定性和效率。

4. 智能交通：工业以太网络技术可以应用于智能交通系统，实
现车辆之间的通信和交互，提高交通流量的控制和安全性。

结论
工业以太网络技术是一种可靠、安全、实时的通信技术，适用
于工业自动化、物联网、智能电网和智能交通等领域。

它的应用将
会推动工业的数字化转型，提升工业生产的效率和质量。

杜品圣（德国普世电源公司上海代表处，　上海市 ２００２３３）Du Pinsheng(Germany Puls Power Supplies GmbH Shanghai Office, Shanghai 200233)Introduction and Comparison of the Different Industrial Ethernet TechnologyAbstract: Due to more than 20 years rapid development of IT communication and computer-technology, the industrial automation control system has obtained very quickly enhancement. Lots of engineers have not only used this technology in the praxis, but also discussed very intensively: how to successful integration of modern communication to the industrial automation. The fact is regrardless of the fieldbus or the industry Ethernet, modern communication is the decisive function to influence the development direction of industry control system.The paper made the simple introduction and comparison of the different industrial Ethernet technology. This will be clear about the future of industry ethernet technology.Key words: Industrial Ethernet Fieldbus Controller Based on PC IEC 61158 International Standard EtherCat EtherNet/IP EtherNet PowerLink Modbus/TCP Profinet【摘 要】【关键词】工业以太网 现场总线 基于ＰＣ的控制器 ＩＥＣ　６１１５８的国际标准 ＥｔｈｅｒＣａｔ ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ ＥｔｈｅｒｔＮｅｔ　ＰｏｗｅｒＬｉｎｋ Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ Ｐｒｏｆｉｎｅｔ工业以太网技术的介绍和比较前言近二十多年由于通信技术、计算机技术、网络技术的迅速发展，工业自动化控制领域也随之得到了迅速的提高和改革，自动化工程师不仅将这种新技术大胆地运用到工业实践中去，同时学术上也进行了激烈的争论，其焦点无外乎于：＊　各种现场总线技术之争＊　基于ＰＣ的控制器与ＰＬＣ控制器的技术之争＊　现场总线和工业以太网技术之争经过近二十年的争论，现场总线已有了定论，八种总线归纳于一个ＩＥＣ　６１１５８的国际标准，这个标准的产生不仅仅是技术的应用的比较，更主要是顾及各国的经济利益，八个标准互相不兼容，　成为一个无统一标准的国际标准，看来ＯＰＣ这类纯技术的标准，在ＴＣ　６５委员会显然行不通了。

以太网与工业以太网的区别
1、以太网一般用在的办公室及其类似环境中。

办公室以太网是为基本级别设计的，而工业以太网可以考虑多个级别，并可在较差重的环境中使用。

2、工业以太网更适合处理工厂噪音、工厂流程和更恶劣的环境，甚至可以更好地响应工厂车间的数据冲突。

3、工业以太网技术中的电缆和连接器也可能有所不同。

例如，工业环境中使用的连接器不会像实时自动化中报告的那样成为基本的锁定机构。

由于环境恶劣，需要更重的锁定机构。

在重型应用中通常需要密封连接器。

4、商业或办公室以太网与工业以太网之间的布线也可以不同。

轻型工业电缆可以比传统以太网电缆具有更高的质量。

重型电缆周围使用的护套和金属也提高了质量，使它们更耐用。

5、工业以太网在物理上满足下列条件
以太网设备必须能够承受电磁干扰/射频干扰、冲击、振动、灰尘、水以及化学和气体的暴露。

为设备不停机，经常使用双电源连接。

交换机发生故障利用干接点来设置各种警报。

为降低了设备的平均故障间隔时间不使用风扇进行冷却。

利用外壳作为散热器，还可以用在爆炸性环境中。

这些是普通以太网交换机所没有的。

由于上述原因，工业额定通信设备的成本通常比同类商业产品更高。

通过将冗余功能与高质量组件相结合，工业额定设备能够承受最极端的环境，从而实现工厂内外的无缝通信。

论工业以太网的技术特点及应用工业以太网以其特殊的、独具的特点，被广泛应用于工业领域，本文主要论述了以太网技术的由来、技术特点以及应用现状，对工业以太网的发展和实际应用，进行一些探讨和研究。

1 工业以太网由来和发展，Xerox，Inter与DigitalEquipment等公司成功研制了以太网1.0版，这标志着以太网正式诞生。

随后，IEEE802.3标准正式发布，那就是的以太网2.0版本。

，以太网技术通过SiemensSINECH1顺利进入了工业通讯领域。

随着网络的不断发展及用户数量的持续增加，以太网的传输速率从10Mb/s扩大到100Mb/s，这就是现在的快速以太网(FastEthernet)。

在之后的几年发展中，快速以太网成为了IEEE802.3标准，并被广泛应用于工业通信中。

目前，工业领域正在研究建立千兆以太网，这就是10Gigabit标准。

2 工业以太网的技术特点2.1 通信中的确定性与实时性传统的Ethernet在实际的实验和检测中，采用了CSMA/CD碰撞检测方式。

其最大弊端就是工作过程中会产生很大的负荷，影响网络传输，从而导致控制系统及其他各系统的实时性很差。

因此，它的功能作用是非确定性的，人们在实际应用中对其也有很多诟病。

相比之下，快速以太网的产生与发展，以及交换式以太网技术的开发和应用，成为了克服和解决非确定性问题新的“突破口”。

(1)Ethernet的通信速率增长非常快，也特别实用。

它已经从10M、100M增加到现在的1000M乃至10G。

在相同情况下，通过提高工业通信速率，极大减轻在实际工作过程中的网络负载量，极大减小网络延迟，从而极大降低在网络传输中的碰撞机率。

(2)工业中交换机的使用，特别是开发了星型拓扑结构，最终在实际运行和操作中，将整个网络分割成数个网段，这就使得数据传输由大变小，更方便更快捷。

而当制造商生产出Ethernet交换机后，它的数据存储功能及数据转发功能，大大缓解了网络传输过程中数据的堵塞，使得每个端口间输入输出数据帧可以有一定程度的缓冲，也大大降低了网络数据碰撞概率。

9.4.3 工业以太网1．工业以太网的基本概念以太网是指遵循IEEE 802.3标准，是可以在光缆和双绞线上传输的网络。

它最早出现在1972年，由XeroxPARC所创建。

在办公和商业领域，以太网是当今最流行、应用最广泛的通信技术，具有价格低、通信速率和带宽高、兼容性好、软硬件资源丰富、广泛的技术支持基础和强大的持续发展潜力等诸多优点，如今已成为世界上广泛采用的网络技术，并以迅猛的速度向各个领域扩展。

由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，因此以太网要进入工业控制领域还需解决一些问题。

以太网采用的载波侦听多路访问/碰撞（冲突）检测的传输规范，这无法满足工业控制中的实时性、确定性、可重复性等方面的要求；此外，现有的高层协议也无法满足工业控制的要求。

工业以太网是应用于工业控制领域的以太网，在技术上与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容，但是实际产品和应用却又完全不同。

这主要表现为普通商用以太网的产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、安全性等方面不能满足工业现场的需要。

故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。

将以太网高速传输技术引入到工业控制领域，使企业内部互联网（Intranet）、外部互联网（Extranet）和国际互联网（Internet）提供的技术和广泛应用已经进入生产和过程自动化。

这种应用推动了自动化技术与互联网技术的结合，是未来制造业电子商务的网络技术雏形，也是自动化技术的发展趋势。

2．工业以太网的优势（1）应用广泛以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如Visual C＋＋、Java、Visual Basic等都支持以太网的应用开发。

这些编程语言由于广泛使用，并受到软件开发商的高度重视，具有很好的发展前景。

（2）通信速率高目前通信速率为10、100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用，1Gb/s以太网技术也逐渐成熟，而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s（如西门子Profibus-DP）。

DCSFCS工业以太网之间的区别和联系工业以太网是现代工业领域中应用广泛的一种网络通信技术，而DCSFCS（Data Center Switch Fabric and Converged Storage）则是数据中心网络中的关键技术。

本文将探讨DCSFCS工业以太网之间的区别和联系。

一、DCSFCS和工业以太网的基本概念DCSFCS是数据中心网络中的核心技术，它提供高带宽、低时延的数据通信，用于实现数据中心内服务器之间的高速互联。

而工业以太网则是用于工业自动化领域中的一种通信网络，它可以连接各种工业设备，实现实时控制和数据采集。

二、DCSFCS和工业以太网的通信特性比较1. 带宽要求：DCSFCS：数据中心内的服务器对通信带宽要求较高，以满足大量数据的传输和处理需求。

工业以太网：工业领域通常对通信带宽的要求较低，因为工业设备的数据传输相对较少。

2. 时延要求：DCSFCS：数据中心内的通信需要实现低时延，以保证数据的及时传输和处理。

工业以太网：工业自动化过程通常对通信时延要求较宽松，因为一些控制指令的响应时间可以接受较高的延迟。

3. 可靠性要求：DCSFCS：数据中心的通信需要很高的可靠性，以保证数据传输过程中不出现错误或丢失的情况。

工业以太网：工业领域对通信可靠性的要求较高，以保证工业设备的正常运行和数据的准确采集。

4. 网络拓扑结构：DCSFCS：数据中心网络通常采用多层结构，包括核心层、汇聚层和接入层，以实现高可靠性和高性能的数据通信。

工业以太网：工业自动化网络通常采用总线型或星型拓扑结构，用于连接各个工业设备。

三、DCSFCS和工业以太网的应用领域比较1. 应用范围：DCSFCS：主要应用于数据中心网络中，用于实现服务器之间的高速互联和大规模数据的传输。

工业以太网：主要应用于工业自动化领域，用于连接各种工业设备和实现实时控制。

2. 应用场景：DCSFCS：常见的应用场景包括云计算、大数据处理、虚拟化等领域，旨在提高数据中心的性能和可扩展性。

什么是工业以太网技术？有什么作用？
工业以太网是在以太网技术和TCP/IP的技术上发展延伸出来的一种现场总线技术。

其作用就是为不同的厂商设备的兼容和互相操作提供一种通用的标准通讯协议。

现在的控制系统和工厂自动化系统，以太网的应用像PLC一样越来越普遍，为什么以太网会引入工业控制里来，它有哪些优势呢？
应用广泛
首先以太网是应用最广泛的计算机网络技术，基本所有的计算机语言都可以对其进行再开发。

通讯速率高
做自动化的都知道，传统的现场总线通讯速率是比较慢的，最高的也就能达到10M左右。

而以太网就不一样了，百兆的通信速率普及开来，甚至1G/s的技术逐渐成熟，能够实时满足工业控制对以太网带宽的需求。

数据资源共享能力
随着以太网的发展，其应用无所不在任何一台能上网的计算机都能够浏览工业控制的数据，解除了地域上的障碍。

可持续性的开发
主要就是实现了以太网对控制系统的可能性，例如物联网、人工智能等技术的发展。

为其通讯提供可靠的带宽和性能，而且通讯协议的灵活性非常之高。