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EtherNetIP和EtherCAT的区别 - 技象科技

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技象科技首页 / 行业百科 / EtherNetIP和EtherCAT的区别

EtherNetIP和EtherCAT的区别作者：

技象物联网

/ 行业百科 / 电子技术 / 2023年10月1日 06:45:16 2023年10月1日 06:45:16

EtherNetIP和EtherCAT是两种不同的工业以太网协议，它们都是用于连接工业设备的重要协议。它们之间的区别是什么？本文将详细介绍EtherNetIP和EtherCAT的区别，并简要介绍它们的优点和缺点。

EtherNetIP

EtherNet/IP（也称为Industrial Protocol）是一种工业以太网协议，由美国西门子公司（Rockwell Automation）开发，用于工业控制应用。它是基于TCP / IP协议，允许设备之间进行无缝通信，以实现自动控制。EtherNetIP是一种开放式协议，可以用于各种设备，包括PLC、控制器、传感器和执行器。

优点

EtherNetIP具有良好的可扩展性，可以满足不同的工业应用需求。

EtherNetIP具有更高的安全性，可以有效防止网络攻击。

EtherNetIP支持多种网络以及多种设备，可以满足大多数工业应用需求。

缺点

EtherNetIP的实现成本较高，无法满足小型工业应用的需求。

EtherNetIP的通信速度较慢，不适合高速通信应用。

EtherCAT

EtherCAT是一种基于以太网的工业控制协议，由德国Beckhoff公司开发，用于工业控制应用。它是一种开放式协议，可以用于各种设备，包括PLC、控制器、传感器和执行器。EtherCAT是一种基于IEEE 802.3以太网标准的协议，具有超低延迟，支持大量设备，并且可以在现有网络上实现。

优点

EtherCAT具有超低延迟，可以实现实时通信。

EtherCAT支持大量设备，可以满足大多数工业应用需求。

EtherCAT可以在现有网络上实现，实现成本较低。

缺点

EtherCAT的安全性较低，容易受到网络攻击。

EtherCAT的实现成本较高，不适合小型工业应用。

总结

EtherNetIP和EtherCAT是两种不同的工业以太网协议，它们都可以用于工业控制应用。EtherNetIP具有良好的可扩展性和安全性，但实现成本较高，不适合小型工业应用。EtherCAT具有超低延迟，支持大量设备，可以在现有网络上实现，但安全性较低。根据不同的应用需求，应选择合适的协议。

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EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别？ - 知乎

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191,352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

工业以太网三剑客之——EtherNet/IP - 知乎

工业以太网三剑客之——EtherNet/IP - 知乎首发于编程456切换模式写文章登录/注册工业以太网三剑客之——EtherNet/IPPou光明Linux 、嵌入式 C 、Qt1、什么是EtherNet/IP ？EtherNet/IP 是通用工业协议 (CIP) 的名称，通过标准实现以太网（IEEE 802.3 和 TCP/IP 协议套件）。EtherNet/IP 于 2001 年推出，如今已成为最成熟、最成熟、最完整的工业协议EtherNet/IP 是以下家族的成员在其上层实施 CIP 的网络(图1)。EtherNet/IP 和 CIP 由 ODVA 管理。 ODVA 发布 EtherNet/IP™ 规范并帮助通过一致性测试确保合规性。DeviceNet, CompoNet & ControlNet share the same CIP application layer with EtherNet/IP2、什么是CIP ？Common Industrial Protocol (CIP)是一个独立于媒体、基于连接、面向对象的协议，专为自动化应用而设计。CIP为用户提供了整个制造企业的统一通信架构。“EtherNet/IP”中的“IP”指的是Industrial Protocol(工业协议)。 EtherNet/IP 在标准 IEEE 802.3 和 TCP/IP 协议套件上利用 CIP(图2)。CIP完全兼容以太网和互联网协议支持多协议EtherNet/IP和OSI 对比3、什么是ODVA ？ODVA 是一个国际协会，成员来自世界领先的自动化公司。总的来说，ODVA 和其成员支持基于通用协议的网络技术工业协议 (CIP™)。ODVA 本身成立于 1995 年，是一个由 Rockwell Automation(罗克韦尔.美国)、Cisco(思科.美国)、Schneider Electric(施耐德.法国)、Omron(欧姆龙.日本) 和 Bosch Rexroth(博世力士乐.德国) 等自动化公司组成的联合体，旨在推动工业自动化的开放和可互操作通信。根据 ODVA 的数据，EtherNet/IP 在工业以太网采用中处于领导地位，2017 年占 25% 的市场份额，2018 年占 28% 的市场份额。4、逐鹿世界2023年，PROFINET和EtherNet/IP各占18%并列第一，EtherCAT以12%紧随其后。在欧洲和中东地区，EtherNet/IP、PROFINET和EtherCAT处于领先地位，其次是PROFIBUS和Modbus-TCP。美国市场由EtherNet/IP主导，EtherCAT发展势头强劲，市场份额不断扩大。亚洲市场相对分化，PROFINET的市场份额最高，其次是EtherNet/IP，而CC-Link/CC-Link IE Field、EtherCAT、PROFIBUS和Modbus(RTU/TCP)也是强有力的竞争者。5、实际使用对于PLC而言，直接加载eds文件就行了。刚刚现场负责集成的兄弟打电话在沟通问题，中国制造业的工程师很辛苦，追赶之路道阻且长。最后，前3个问题均摘自于《PUB00213R0_EtherNetIP_Developers_Guide》。有需要的小伙伴可在公众号后台留言。发布于 2023-08-01 20:36・IP 属地江苏工业以太网赞同添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录编程456分享我的编程

EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别？ - 知乎

EtherCAT和Ethernet的不同点有哪些, 通信周期又是什么意思? - 知乎

EtherCAT和Ethernet的不同点有哪些, 通信周期又是什么意思? - 知乎切换模式写文章登录/注册EtherCAT和Ethernet的不同点有哪些, 通信周期又是什么意思?正运动技术做最好用的运动控制 — www.zmotion.com.cn小伙伴们，我们又来了。上期大概介绍了EtherCAT的一些特性，本期我们将会更详细的介绍一下EtherCAT的实现方式，通信周期的意义到底是什么、SDO和PDO到底是什么等概念。首先要声明，尽管本期介绍略微深入，实际上小伙伴使用正运动控制器的时候是非常简单的，你完全可以不了解下面的概念就可以充分利用正运动在总线上的多种优势，这篇文章是为感兴趣，想了解更多的小伙伴写的。只有了解更多，才能解决复杂问题哦。ZMC408CE | 实现“8通道独立PSO”应用场景说到EtherCAT总线控制器，这里为大家介绍一款正运动技术推出的高性能EtherCAT总线运动控制器ZMC408CE。ZMC408CE核心技术采用了先进的FPGA技术，实现硬件位置比较输出、精准输出功能，保证连续轨迹加工的出色性能和稳定性，以及动态数据捕获的实时性，从而实现更加精准控制和提高生产效率和品质。ZMC408CE支持EtherCAT+脉冲轴混合插补，可脱机或联机运行，轴数8-32轴可选，支持ZDevelop+多种高级上位机混合编程，可以实现点位运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工和30+种机器人模型的控制。ZMC408CE产品亮点1.高性能处理器，提升运算速度、响应时间和扫描周期等；2.一维/二维/三维、多通道视觉飞拍，高速高精；3.位置同步输出PSO，连续轨迹加工中对精密点胶胶量控制和激光能量控制等；4.多轴同步控制，多坐标系独立控制等；5.EtherCAT同步周期可快至125us；6.EtherCAT总线和脉冲轴混合插补；7.直线插补、任意空间圆弧插补、螺旋插补、样条插补等；8.应用灵活，可PC上位机开发，也可脱机独立运行；ZMC408CE视频介绍想要了解更多关于ZMC408CE的详情介绍，可以点击“推荐|8通道PSO的高性能EtherCAT总线运动控制器”查看。EtherCAT设计目标和优势工业现场往往需要稳定并且实时的通信，传感器和IO信号需要高速响应，电机的数据需要实时传输。在EtherCAT之前，就已经有CAN总线等现场总线。但随着现场的自动化系统越来越庞大，传统总线的瓶颈就越来越明显：带宽不够高，传输数据量少，无法充分利用IT技术的发展等。所以就诞生了一批基于Ethernet的现场总线，EtherCAT就是其中的佼佼者之一。EtherCAT总线的官方描述是基于Ethernet的现场总线（如上图），为什么不直接使用Ethernet呢，因为现场通信的一些特征是和IT领域完全不同的：1.单个系统拥有大量节点（设备）。2.这些节点一般需要传输数据量比较少，但实时性要求很高。如果每个节点都用一个Ethernet数据帧来通信的话，最后的通信效率就会非常的低。按照官方的一个计算示例，最终的带宽利用率可能不到5%，并且，基于Ethernet的通信协议，例如TCP，会带来额外的带宽开销和延迟，大量的带宽都被无效的数据占用。EtherCAT的解决方法就是，所有的节点使用一个数据帧，主站发出数据帧后，所有的从站会在飞行中处理数据，读取自己需要的，塞入自己需要返回的数据，然后继续把数据帧继续向下传输，直到碰到最后一个节点，利用Ethernet的全双工特性再将数据返回给主站。利用这种传输方式，数据帧的最大有效数据率（maximum effective data rate）可以超过90%，主站是唯一允许主动发送数据报文的设备，其他节点只能顺序传输报文，这样可以避免Ethernet网络中常见的冲突和延时，保证EtherCAT数据传输的实时特性。并且，从站使用专用芯片（ESC）在飞行中处理数据报文时，完全使用硬件来处理，使得整个EtherCAT网络的通信时间保持稳定可预测，和每个从站的不同部署完全无关。EtherCAT网络中可以传输周期性的数据和非周期性的数据。周期性数据是通过PDO(Process Data Object)来交换的，一般用于实时的数据交换，例如电机的命令位置和反馈位置，IO信号的交互等。非周期的数据是可以通过邮箱协议来传输，最常见的就是CoE(Canopen Over EtherCAT)，可以SDO(Service Data Object)来传输信息，SDO一般用于非实时的通信，例如电机参数的配置(例如分辨率, 最大电流等)，包括从站的PDO配置信息也是通过SDO来传输的。配置PDO就像为你的数据买高铁票，这样主站和从站在正式工作之前就已经提前知道了将会有哪些数据上这列高铁，每过一个从站ESC芯片将会自动取下来对应位置的数据，塞入需要返回的数据。这样可以最大化的缩减无效的数据，并且加快处理速度。PDO信息的传输周期就是我们经常说的EtherCAT通信周期。例如正运动的常规固件默认都是1ms的周期（1K的通信频率），正运动部分产品可以设置125us的周期（8K的通信频率）。为什么默认是1ms而不是更短的周期（更高的频率）呢？控制器在这1ms内在做什么呢？从站又在做什么呢？这个要从CSP的工作模式和电机的控制环路说起，后面章节会再详细介绍。[一般1ms已经足够小了（1K已经足够高了）。并且，电机之间的同步不是靠数据帧的到达时间，而是靠分布式时钟的，可以实现纳秒级的同步，上期文章有介绍]。前面提到，因为EtherCAT数据帧的独特设计，有效数据率非常高，所以在工业自动化领域可以充分利用起来Ethernet的百兆带宽，实际上百兆带宽也可以让非常多的电机实现1ms的通信周期，例如正运动家就有128轴的控制器（一般人我不告诉他哦）。那上次留下的一个问题是，既然EtherCAT百兆总线已经这么好了，为什么还要去设计千兆和万兆总线？答案是随着技术的发展，已经出现了更庞大更复杂的系统，例如先进的物流系统或者磁悬浮系统需要非常多的轴（几百甚至上千），并且这些轴之间需要精确同步；或者需要采集大量传感器数据的测量设备，都对总线的带宽提出了更高的要求。更高的带宽可以让现场总线进入更多的应用领域，同样更强的总线也可以支撑设计以前没有的复杂系统。本次，正运动技术EtherCAT和Ethernet的不同点有哪些？通信周期又是什么意思？就分享到这里。更多精彩内容请关注“正运动小助手”公众号，需要相关开发环境与例程代码，请咨询正运动技术销售工程师。本文由正运动技术原创，欢迎大家转载，共同学习，一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有，如有转载请注明文章来源。正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。发布于 2023-04-19 11:18・IP 属地广东Ethernet通信EtherCAT 总线驱动器赞同 41 条评论分享喜欢收藏申请

EtherNet/IP和EtherCAT有什么区别？ - 知乎

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

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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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09-22

6828

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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技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网 - 知乎

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

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ethernet和ethercat区别

02/05 13:56

作者：eefocus_3901714

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在现代工业和通信领域，Ethernet（以太网）和EtherCAT（以太CAT）是两种常见的网络通信协议。虽然它们都涉及到数据传输和通信，但在设计和应用上存在一些关键区别。本文将探讨Ethernet和EtherCAT之间的区别，并介绍它们各自的特点和适用场景。

1. 以太网（Ethernet）

1.1 定义

Ethernet是一种广泛使用的局域网（LAN）技术，用于在计算机和其他设备之间进行数据通信。它最初由Xerox、Intel和Digital Equipment Corporation（DEC）共同开发，并于1980年代普及起来。以太网使用基于包交换的数据传输方式，能够高效地传输数据包。

1.2 特点和技术细节

以下是Ethernet的一些重要特点和技术细节：

传输速度: Ethernet支持多种传输速率，包括10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps、10 Gbps等。

物理媒介: Ethernet可以通过不同类型的物理媒介传输数据，如双绞线、光纤等。

帧结构: Ethernet使用帧结构来打包和传输数据。每个数据包都包含目标地址、源地址和数据内容等信息。

协议: Ethernet基于TCP/IP协议栈工作，具有可靠的连接和错误检测、纠正机制。

拓扑结构: Ethernet网络通常采用星型、总线型或环型拓扑结构。

1.3 应用场景

Ethernet广泛应用于各个领域，包括企业、家庭和工业自动化等。它是互联网的基础，也是许多现代通信设备和计算机网络的基本组成部分。

阅读更多行业资讯，可移步与非原创，国内CMOS图像传感器上市企业对比分析、AI机器人产业分析报告（2023版完整报告下载）、闻泰科技，从ODM到功率半导体龙头等产业分析报告、原创文章可查阅。

2. 以太CAT（EtherCAT）

2.1 定义

EtherCAT是一种实时以太网通信协议，专门用于工业自动化领域。它由贝克豪斯（Beckhoff）自动化公司于2004年开发，并成为国际标准IEC61158的一部分。EtherCAT设计旨在提供高性能和低延迟的实时控制。

2.2 特点和技术细节

以下是EtherCAT的一些重要特点和技术细节：

实时性能: EtherCAT具有出色的实时性能，能够实现高速的数据传输和响应。

主从结构: EtherCAT网络采用主从结构，其中一个主站负责同步和控制所有从站。

数据传输方式: EtherCAT使用分布式时钟机制，在数据包通过各个从站时实时处理，减少了整体延迟。

网络拓扑: EtherCAT支持线性、环形、星型等多种网络拓扑结构。

适应性: EtherCAT可与现有的以太网设备兼容，并能与其他实时以太网协议进行互操作。

2.3 应用场景

EtherCAT主要用于工业自动化和机器控制领域。其高速的实时性能使得它特别适用于需要快速响应和同步控制的应用，如机器人控制、数控系统和工厂自动化。

3. Ethernet和EtherCAT的区别

尽管Ethernet和EtherCAT都以数据传输和通信为目标，但它们之间存在一些关键区别：

3.1 性能和实时性

Ethernet在通常情况下提供良好的性能和可靠性，适用于大多数企业网络和家庭网络的需求。然而，在实时性方面，Ethernet的表现相对较差。它无法保证高速、低延迟的数据传输和同步控制，这限制了其用于高要求的实时应用。

相比之下，EtherCAT专注于实时性能，并在工业自动化中成为首选的协议。它能够以极低的延迟传输大量数据，并支持高度同步的控制系统。这使得EtherCAT非常适合需要快速响应和高精度控制的应用场景。

3.2 网络结构和拓扑

Ethernet通常采用星型、总线型或环型拓扑结构。每个设备连接到一个交换机或集线器，通过交换机进行数据转发。这种结构灵活且易于扩展，适合于连接大量设备的通用网络。

EtherCAT采用主从结构，其中一个主站负责同步和控制所有从站。数据包通过从站依次传递，在传输过程中实时处理数据。这种分布式时钟机制使得EtherCAT在数据传输效率和实时性方面具有优势，并且能够支持高度复杂的网络拓扑结构。

3.3 兼容性和互操作性

Ethernet是一种通用的协议，广泛应用于各个领域。它与现有的以太网设备兼容，并且可以与其他以太网协议进行互操作，例如TCP/IP协议栈。这使得Ethernet在不同设备之间的连接和通信更加灵活。

EtherCAT也基于以太网技术，因此与Ethernet设备兼容。但由于其特殊的实时性能要求，EtherCAT需要专门的硬件和驱动程序来实现最佳性能。不过，EtherCAT能够与其他实时以太网协议相互操作，为工业自动化系统提供了更大的灵活性。

Ethernet和EtherCAT都是重要的数据传输和通信协议，适用于不同的场景和需求。Ethernet主要用于企业、家庭和通用网络，提供良好的性能和可靠性。而EtherCAT则专注于工业自动化领域，通过实时性能和高精度控制满足快速响应和同步控制的要求。

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EtherCAT、EtherNet/IP、PROFINET等六种工业以太网协议介绍

2023/5/2 22:59:30

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分类：PLC应用

文章地址：http://yunrun.com.cn/tech/4835.html

EtherCAT、EtherNet/IP、PROFINET、POWERLINK、Sercos III和TSN这六种工业以太网协议在工业自动化领域应用较多，昌晖在本文介绍这几种常见工业以太网协议特点和应用。

工业以太网指应用于工业自动化领域的以太网技术。它在技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，其材质的选用、产品的强度和适用性方面均能满足工业现场的需要，即达到了环境适应性、可靠性、安全性、安装方便等工业需求标准。

以太网无处不在，并且具有成本效益，它采用了公共物理链路且速度更快。但支持TCP/IP的以太网通信通常具有不确定性，反应时间通常为100ms。因此，工业以太网需要做一些修改，以满足工业标准需求，比如工业以太网协议使用的是经过修改的介质访问控制(MAC)层来实现非常低的延迟和确定性响应。再加上以太网使系统具备灵活的网络拓扑和更多的节点数量，近几年来，它在工业中的应用逐渐得到普及，应用范围变得越来越广泛。

但在不同工业设备制造商的推动下，多种不同的工业以太网协议呈现出了百家争鸣的局面，这些协议包括EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、Sercos Ⅲ以及时间敏感网络(TSN)等。下面大家随昌晖仪表来一起看一看这几种主流工业以太网协议的详细情况。

EtherCAT：近期发展迅速

EtherCAT最初由德国倍福自动化公司(Beckhoff Automation)开发，自从2003年以来，它一直处于EtherCAT技术协会(ETG)框架之下，而EtherCAT技术协会是一个由大约7000家成员公司组成的工业现场总线组织。它是一项开放但不开源的技术，也就是说，你可以任意适用该项技术，但如果要进行相关设备的开发，需要向倍福自动化公司获取相关授权。

EtherCAT技术突破了其他以太网解决方案的系统限制：通过该项技术，无需接收以太网数据包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。EtherCAT从站设备在报文经过其节点时读取相应的编址数据，同样，输入数据也是在报文经过时插入至报文中(参见图1)。由于这个过程在硬件中处理，因此，整个过程中，报文只有几纳秒的时间延迟，从而可以实现极短的响应时间。

图1 过程数据插入至报文中

EtherCAT是MAC层协议，对于如TCP/IP、UDP、Web服务器等任何更高级别的以太网协议而言都是透明的。

在拓扑方面，EtherCAT几乎支持任何拓扑类型，包括线型、树型、星型等。通过现场总线而得名的总线结构或线型结构也可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线器数量。也就是说，EtherCAT可连接系统中多达65,535个节点，而EtherCAT主站可以是标准以太网控制器，从而简化网络配置。每个从节点延迟较低，因此，EtherCAT可提供灵活、低成本，且兼容网络的工业以太网解决方案。

图2 近9年来EtherCAT节点数量增长情况

这几年EtherCAT发展迅速，据ETG最新的数据，除模块化I/O设备外，ETG估计全球EtherCAT节点数量为5910万个，而近期增长尤为明显。自2014年以来，EtherCAT节点数量呈指数级增长，仅2022年就增加了1840万个节点。

EtherNet/IP：用微处理器即可实现

EtherNet/IP工业以太网协议最初由罗克韦尔自动化公司(Rockwell)研发，由ODVA管理，可应用在程序控制及其他自动化的应用中。与作为MAC层协议的EtherCAT不同，EtherNet/IP是TCP/IP上的应用层协议。EtherNet/IP使用标准以太网物理层、数据链路层、网络层和传输层，也就是说，它采用的是商业以太网通信芯片、物理介质和星型拓扑结构，采用以太网交换机实现各设备间的点对点连接，能同时支持10Mbps和100Mbps以太网商用产品。

EtherNet/IP协议由IEEE 802.3物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议组和通用工业协议(CIP)等3个部分组成。CIP为工业自动化控制系统提供一组通用的消息和服务，可用于多种物理介质。例如，CAN总线上的CIP称为DeviceNet，专用网络上的CIP称为ControlNet，而以太网上的CIP称为EtherNet/IP。EtherNet/IP通过一个TCP连接、多个CIP连接建立从一个应用节点到另一个应用节点的通信，可通过一个TCP连接来建立多个CIP连接。

由于EtherNet/IP使用以太网的物理层网络，并架构了TCP/IP的通信协议上，因此用微处理器上的软件即可实现，不需要特别的ASIC或FPGA。

EtherNet/IP使用标准以太网和交换机，因此它在系统中拥有的节点数不受限制。这样，就可以跨工厂车间的多个不同终点部署一个网络。

EtherNet/IP提供完整的生产者-消费者服务，并可实现非常高效的从站对等通信。

EtherNet/IP兼容多个标准互联网和以太网协议，但其实时和确定性功能比较有限。因此，它可以用在一些可容许偶尔出现少量非确定性的自动化网络当中。

PROFINET：标准以太网兼容，可一同组网

PROFINET是一个开放式的工业以太网通信协议，主要由西门子和PROFIBUS&PROFINET国际协会所提出。PROFINET应用TCP/IP及信息科技的相关标准，是实时的工业以太网，自2003年起，它就是IEC 61158及IEC 61784标准中的一部分。PROFINET=PROFIbus+etherNET，把Profibus的主从结构移植到以太网上，所以PROFINET会有Controller和Device，他们的关系可以简单的对应于PROFIbus的Master和Slave。

它具有三种不同类别：PROFINET A 类可通过代理访问PROFIBUS网络，借助TCP/IP上的远程过程调用来桥接以太网和 PROFIBUS。其周期时间约为 100ms，主要用于参数数据和循环I/O，典型应用包括基础设施和楼宇自动化；PROFINET B类也称为PROFINET实时(PROFINET RT)，它引进了基于软件的实时方法并将周期时间减少至大约10ms，B类通常用于工厂自动化和过程自动化；PROFINET C类(PROFINET IRT)是等时实时传输，需要使用专用硬件才可将周期时间减少至1ms以下，从而在实时工业以太网中提供运动控制操作所需的性能。

另外，由于PROFINET是基于以太网的，所以可以有以太网的星型、树型、总线型等拓扑结构，而PROFIbus只有总线型，所以PROFINET就是把PROFIbus的主从结构和etherNET的拓扑结构相结合的产物。

PROFINET RT 可用于PLC型应用，而PROFINET IRT非常适合运动应用。分支和星型是PROFINET的常用拓扑结构。若要使 PROFINET 网络实现所需的系统性能，就需要谨慎进行拓扑规划。

POWERLINK：真正的开源工业以太网协议

POWERLINK是在标准以太网上的实时通信协议，是由Ethernet POWERLINK标准化组(EPSG)管理的开放通信协议，是由奥地利自动化公司贝加莱集成自动化公司(Bernecker & Rainer Industrie-Elektronik，B&R)开发，在2001年11月推出第一版。以太网POWERLINK 在IEEE 802.3 上采用，因此可自由选择网络拓扑、交叉连接和热插拔。

POWERLINK是Ethernet的扩展，混合了轮询以及时间切片(timeslicing)机制，可以提供：

①时间关键资料可以确保在非常短的等时(isochronic)周期中发送，具有可规划的回应时间。

②网络上的所有节点都可以时间同步(Time-synchronisation)，精度可以到微秒以下。

③比较没有时间关键性的资料传输是在一个专属的异步通道中传输。

④目前的实现方式其循环时间可以到200 µs以下，其时间精度(jitter)小于1 µs。

POWERLINK 主站或“托管节点”通过数据包抖动将时间同步控制在数十纳秒范围内。此类系统适用于从PLC与PLC通信和可视化到运动和I/O 控制的各种自动化系统。

值得一提的是，POWERLINK是一个可以在普通以太网上实现的方案，无需ASIC芯片，用户可以在各种平台上实现POWERLINK，如FPGA、Arm、x86 CPU等，只要有以太网的地方，就可以实现POWERLINK。而且它所有的源码都是公开的，任何人都可以免费下载和使用(就像 Linux一样)。因此，实施POWERLINK的障碍很小。

POWERLINK的源码里包含了物理层(标准以太网)、数据链路层(DLL )、应用层(CANopen)三层完整的代码，用户只需将POWERLINK的程序在已有的硬件平台上编译运行，就可以在几分钟内实现POWERLINK。

它定义了一个精简的、实时性极高的数据链路层协议，同时定义了 CANopen为应用层协议。这样用户在实现了POWERLINK的同时，也实现了CANopen。也就是说，CANopen是标准的构成部分，可以方便客户从以前的现场总线协议轻松进行系统升级。

Sercos III：主要用于伺服控制器

Sercos已在工厂自动化应用(适合机械工程和建筑)领域风靡了30多年。Sercos III是其第三代协议，制定于2003年。这种具有高效性和确定性的通信协议可将Sercos接口的实时数据交换与以太网相融合，提供实时以太网和标准TCP/IP通信，以打造低延迟工业以太网。

与EtherCAT非常相似，从Sercos III通过快速提取数据并将其插入以太网帧的方法来处理数据包，从而实现低延迟。Sercos III将输入数据和输出数据分成两个帧。周期时间从31.25微秒开始，与EtherCAT和PROFINET IRT一样快。

一个Sercos III主器件可控制多个Sercos III从属器件(如驱动器、传感器以及模拟和数字I/O器件)，如图3所示，一个主器件可控制多达511个从属器件(即从节点)，它主要用于伺服驱动器控制。

图3 范例性Sercos Ⅲ网络环形拓扑结构

Sercos III支持环型或线型拓扑，它的一个关键优势是支持线型拓扑结构旁的环型拓扑结构，使用环型拓扑的一个主要优点是通信冗余。如果以太网线缆发生故障，那么Sercos III网络可切换到线型拓扑结构，使主器件能继续与网络中的所有从属器件进行通信。一旦以太网线缆已修复，主器件就可以把Sercos III网络从线型拓扑结构切换到环型拓扑结构。

TSN：有望取代总线的技术

2006年，IEEE 802.1工作组成立了AVB音视频桥接任务组，主要解决以太网中音频视频数据实时同步传输的问题。2012年，AVB任务组在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围，同时将任务组名称更名为：TSN工作组。

时间敏感型网络 (TSN) 就是TSN工作组开发的一套协议标准，旨在非确定性的以太网络中实现确定性的最小时间延迟，它定义了以太网数据传输的时间敏感机制，为标准以太网增加了确定性和可靠性，以确保数据实时、确定和可靠地传输。

图4 TSN标准

除了实时能力和确定性之外，TSN还有另一项巨大技术优势，那就是网络扩展能力，这使得TSN能以10Mbps、100Mbps、1Gbps或10Gbps的速率运行。不过，这需要细致(因而更复杂)的网络配置。1Gbps及以上的传输速率是当今网络的逻辑演进。1Gbps为新型(物联网)应用开辟了道路，有助于克服数据密集型应用中的性能瓶颈。但是，只有当终端和以太网交换机均支持TSN功能时，TSN作为一个系统才能发挥全部效用。

TSN是一种局域网 (LAN) 级解决方案，可与非TSN以太网一起工作，但只有在TSN LAN内部才能保证及时性。用户可以根据TSN解决的用例对 TSN 标准进行分组：通用的时间视图、保证极大延迟，或与背景流量或其他流量共存。与任何流行的标准一样，TSN的标准工具箱也在不断发展。

图5 ISO/OSI参考模型

其实，TSN调节的是ISO/OS参考模型第2层中的数据通信，严格地说，TSN代表以太网中支持实时性的第2层，不是完整的实时协议。也就是说，TSN不会取代PROFINET、EtherNet/IP及类似的以太网协议。相反，这些工业以太网协议长期而言将支持第2层TSN，因此传统工业以太网协议不会消失，但未来将建立在TSN之上。但是，现场总线则可能会被以太网永久性取代。

结语

工业自动化的成功依赖于高可靠且高效的通信网络，这种网络可将公尺长的所有部分都连接起来，以实现更高效运转。以太网的普及度和适用性将持续次级传统工厂升级到工业以太网。现在的工业以太网协议并没有统一的标准，每种协议都各有利弊。随着工业自动化的发展，将来工业以太网协议有望不断发展融合，适应工厂设备的连网和自动化。

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技象科技首页 / 行业百科 / Ethernet与EtherCAT的区别

Ethernet与EtherCAT的区别作者：

技象物联网

/ 行业百科 / 电子技术 / 2023年10月3日 10:46:34 2023年10月3日 10:46:34

Ethernet和EtherCAT是工业控制应用中最常用的两种通信协议。它们都是基于以太网的，但它们之间有很多明显的区别，这些区别对您选择正确的协议非常重要。本文将深入探讨Ethernet和EtherCAT之间的区别，以帮助您做出正确的选择。

Ethernet简介

Ethernet是一种局域网（LAN）技术，它使用网络结构来连接计算机，打印机和其他计算机网络设备，以共享数据和资源。它是最流行的局域网技术，最早由Xerox公司开发，是最常用的局域网技术之一。它支持大量的设备，可以容纳多达1000个设备。

Ethernet的优点

灵活：Ethernet可以连接任何类型的设备，可以支持多种协议，并且可以使用不同的网络结构，如以太网、令牌环网络、FDDI网络等。

可靠：Ethernet可以检测和纠正网络中的错误，以确保数据的可靠传输。

安全：Ethernet可以提供安全机制，以防止未经授权的访问。

EtherCAT简介

EtherCAT是Ethernet的一种变体，它是一种高性能的工业以太网技术，它可以提供非常快的网络通信性能，可以支持大量的设备，并且可以在网络上进行实时通信。它的主要特点是可以提供非常低的延迟，可以支持大量的设备，并且可以支持高速数据传输。

EtherCAT的优点

高性能：EtherCAT可以提供比Ethernet更高的性能，可以支持更多的设备，并提供更快的数据传输速度。

低延迟：EtherCAT可以提供比Ethernet更低的延迟，可以支持实时应用。

低成本：EtherCAT的成本比Ethernet低，因为它不需要额外的硬件或软件，可以更好地支持大量的设备。

总结

Ethernet和EtherCAT是两种基于以太网的通信协议，它们之间有很多明显的区别。Ethernet是一种流行的局域网技术，可以支持大量的设备，支持多种协议，并且可以提供安全机制。EtherCAT是Ethernet的一种变体，它可以提供比Ethernet更高的性能，更低的延迟，更多的设备，以及更低的成本。因此，选择正确的协议对于您的应用非常重要。

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