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来源：

2019-08-15

导读

我们都知道现如今有几大主流以太网协议，不知各位可曾有去了解过这些以太网常见协议。接下来我们就来好好为大家介绍下以太网常见协议有哪些。

以太网常见协议介绍【PROFINET通信】PROFINET(“过程现场网络”)按照对确定性的等级需求不同而采用不同的实现方法：PROFINETRT通常用于软实时或没有实时性要求的应用场合，而PROFINETIRT则针对硬实时应用。该技术由SIEMENS和PROFIBUS用户组织PNO的成员公司共同开发，它是基于以太网之上的PROFIBUSDP以及PROFINETI/O的成功应用：指定所有I/O控制器之间的数据传输以及参数化，诊断，和网络的布局。为了覆盖不同的性能等级，PROFINET使得各协议和服务可自由采用生产者/消费者原则。高优先级的有效载荷数据通过以太网协议并以以太网帧VLAN的优先次序直接发送，而诊断和配置数据发送使用UDP/IP。这使系统实现循环周期时间约10毫秒的I/O应用。对于时钟同步周期时间要求低于毫秒及运动控制应用，则提供PROFINETIRT，它实现了一个分时复用的硬件同步开关-所谓的动态帧包装(DFP)，为用户提供一个新的PROFINET循环时间的优化设计并于2009年发布此特性。以太网常见协议介绍【POWERLINK通信】POWERLINK最初由B&R开发并于2001年使用，EthernetPOWERLINK标准化组织(EPSG)是一个独立的用户组织并且遵循民主章程“，自2003年以来，负责该技术的进一步发展。POWERLINK是一个完全免专利费的技术，独立于供应商，采用纯软件方式的协议，却可达到硬实时的性能。在2008年，EPSG提供了该技术的开源版本。POWERLINK集成了完整的CANopen机制，并充分满足IEEE802.3以太网标准，即该协议提供了所有标准的以太网功能特点包括交叉通信和热插拔，允许网络以任意方式进行拓扑。它是如何工作？POWERLINK使用时隙和轮询混合方式来实现数据的同步传输。为进行协调，网络中指定PLC或工业PC作为管理节点(MN)。该管理节点运行周期性时隙的调度并据此来同步所有网络设备，并控制周期性数据通信。所有其他设备运行为受控节点(CN)。在每个同步周期阶段，MN以固定的时间序列逐次向CN发送“轮询请求帧PReq”。每个CN以PRes方式立即响应这个请求并传输数据，”所有其他节点可以侦听这个响应。一个POWERLINK的周期包括三个部分。在开始阶段，MN发送了循环启动SoC帧给网络中的所有节点，以同步网络中的所有设备。抖动大约20纳秒。周期性同步数据交换发生在第二个阶段，多路复用技术在这个阶段中可用于优化网络带宽。第三个阶段的标志是异步启动信号SoA，用于传输大容量，非时间苛刻的数据包。例如：用户数据或TCP/IP帧，均可在异步阶段进行传输。POWERLINK分为实时和非实时域。在异步阶段的数据传输支持标准的IP帧，通过路由器将实时域和非实时域数据隔离以确保数据安全。POWERLINK非常适合各种自动化应用，包括I/O，运动控制，机器人任务，PLC与PLC间的通信，以及显示任务。多种共享特性：CANopen和POWERLINKOSI模型。以太网常见协议介绍【EtherNet/IP通信】2000年初始发布，EtherNet/IP是一个开放的工业标准，它由艾伦-布拉德(罗克韦尔自动化)和ODVA的开发(开放DeviceNet供应商协会)。“工业以太网协议“本质上是一个CIP(通用工业协议)-已被使用的ControlNet和DeviceNet上的以太网的数据传输协议。EtherNet/IP通常是在美国市场上得到非常好的应用，主要是使用罗克韦尔控制系统。它如何工作？EtherNet/IP在标准以太网硬件上运行，并同时使用TCP/IP和UDP/IP进行数据传输。由于CIP协议支持生产者/消费者模式，EtherNet/IP采用不同的通信机制来处理，例如周期性轮询，时间或事件触发，多波或简单的点对点连接，CIP应用协议分为“隐性的”I/O信息和“显性的”用于配置和数据采集的请求/应答报文。当显性信息嵌入到TCP帧，实时应用数据通过UDP发送，因为后者格式更紧凑且开销小。形成一个中心星型网络拓扑结构，交换机通过点对点挂钩连接方式防止数据碰撞。EtherNet/IP网络通常实现10mS左右的软实时性能，而CIPSync和CIPMotion及精确的节点同步则通过在IEEE1588标准定义的分布式时钟方法可以达到极低的循环周期和抖动，使得它能够用于伺服电机的控制与驱动。以太网常见协议介绍【EtherCAT通信】EtherCAT(以太网控制自动化技术)Beckhoff自动化。这项技术的所有用户自动成为EtherCAT技术协会(ETG)的成员。它是如何工作？EtherCAT是基于集束帧方法：EtherCAT主站发送包含网络所有从站数据的数据包，这个帧按照顺序通过网络上的所有节点，当它到达最后一个帧，帧将被再次返回。当它在一个方向上通过时节点处理帧中的数据。每个节点读出数据并将响应数据插入到帧中。为了支持100Mbit/s的波特率，必须使用专用的ASIC或基于FPGA的硬件来高速处理数据。因此，EtherCAT网络拓扑总是构成一个逻辑环。一个EtherCAT帧结构所有给每个节点的指令都被包含在一个EtherCAT数据报文的有效载荷区。每个EtherCAT帧由一个头和几个EtherCAT的命令构成。每个命令包括它自己的头，给节点的指令数据，及一个工作计数器。高达64KB的可配置地址空间来配置从站。寻址处理通过自动递增方式，即每个从站可以处理16位地址域，从站也可以在网络初始阶段以指派方式来实现分布式的站点寻址。EtherCAT过程同步：每个从站连接由主站提供的一个类似于IEEE1588的实时时钟技术进行同步。从站设备可以是实时也可以是非实时机制，这更多取决于硬件。基于实时时，控制信号可以高精度同步。在物理层，EtherCAT协议不仅在以太网上运行，也可以采用LVDS(低压差分信号传输)。这个标准被Beckhoff使用在其端子技术上，典型的是采用带有标准以太网接口的PC作为一个EtherCAT主站。相较于POWERLINK或PROFINET等协议，EtherCAT仅贯穿OSI7层模型中的1-3层，因此，为了实现与其它系统相同的应用功能，必须加载额外的协议层(CoE，EoE)。以太网常见协议介绍【SERCOSIII通信】这是一个免费提供的面向数字驱动接口的实时通信标准，SERCOSIII不仅有特定的物理层连接的硬件架构，同时SERCOS接口的协议结构和应用规范的定义也是特定的。SERCOSIII是SERCOS的第三代，SERCOS于1985年被推向市场，是一个标准的遵循IEEE802.3的数据传输协议，这个通信系统最初使用在基于运动控制的自动化系统，一个已注册的协会：SERCOS国际协会，支持这项技术的发展并保持标准的一致性。它如何工作？SERCOSIII在主站和从站均采用特定硬件，这些SERCOSIII硬件减轻了主CPU的通信任务，并确保了快速的实时数据处理和基于硬件的同步，从站需要特殊的硬件，而主站可以基于软件方案，SERCOS用户组织提供SERCOSIII的IPCore给基于FPGA的SERCOSIII硬件开发者。SERCOSIII采用集束帧方式来传输，网络节点必须采用菊花链或封闭的环形拓扑，由于以太网具有全双工能力，菊花链实际上已经构成一个独立的环。因此对于一个环形拓扑实际上相当于提供一个双环，使得它允许冗余数据传输。直接交叉通信能力是由每个节点上的两个端口来实现，在菊花链和环形网络，实时报文在他们向前和向后时经过每个节点，因此，节点具有在每个通信周期中相互通信两次而无需通过主站的能力，无需经过主站对数据进行路由。除了实时通道，它也使用时间槽方式进行无碰撞的数据传输，SERCOSIII也提供可选的非实时通道来传递异步数据。节点通过硬件层进行同步，在通信循环的第一个报文初期，主站同步报文MST被嵌入到第一个报文来达到这个目的，确保在100nS以下的高精度时钟同步偏移，基于硬件的过程补偿了运行延迟和以太网硬件所造成的偏差，不同的网段使用不同的循环时钟仍然可实现所有的同步运行。

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