工业以太网与标准以太网有何不同总线协议是什么意思

本站原创 2025-01-31 学术交流 0

您可能熟悉以太网，这是一种网络协议，允许计算机（通常在办公室、学校或商业环境中）共享文件、浏览互联网以及访问连接到网络的打印机和其他硬件。以太网因其高速数据传输、高效、简单和灵活而广泛采用，是世界上最广泛使用的网络协议。此外，它的实施成本相对较低，使得以太网成为工业环境中一种有吸引力的网络技术。

然而，在工业设置中使用标准以太网存在一个基本问题：TCP/IP协议本身并不提供足够的自动化和处理应用所需的实时性能保证。而且，以太网中的物理硬件可以提供这些性能。工业应用需要一种新的实时通信协议，旨在利用以太网物理层，并提供确定性通信对于机器、传感器、执行器和其他设备之间。

IEEE标准802.3定义了以太网，并指定了网络功能的物理和数据链路层。TCP/IP则是在数据链路层之上的一套协议，用于通过以太网进行通信。TCP确保数据包无差错地传送，而IP根据IP地址路由数据包。

每个层次构成一个复杂但强大的网络栈，每一层都处理某些方面的事务管理。在工业环境中，以太网基于标准以太网硬件，但具有修改，如不同于标准情况下的传输方式或应答方式。

工业以太网是指一组基于标准以太网硬件（物理和数据链路层）与互联网协议（包括网络和传输层）的专有应用程序。这类别意味着能够准确接收特定操作所需时间内正确位置上的信息。

与办公室中的文件共享一样，工厂车间中的驱动器、PLC工作站及I/O设备也能通过Industrial Ethernet访问它们内部的信息。

为了实现基于Ethernet结构上的确定性，有三种方法可供选择。一种是称为“Standard Software/Standard Ethernet”的架构，它结合了TCP/IP并嵌入了一些控制来支持实时通讯，以致于可以实现即使在高负载条件下也不会出现延迟的情况。

另一种方法是“Open Software/Standard Ethernet”，它使用的是新建立起来的一个独立于Internet Protocol Stack之外的一个独立堆栈，即PROFINET等等，这样做可以让来自不同节点发送给同一目的地节点之前先同步优先级更高的消息，从而避免任何重要信息丢失或者不按顺序到达的问题。

最后还有一种方法就是改进型Ehternet，它结合了老旧系统的大多数元素，同时又加入了一些新的元素，比如SERCOSIII这样的框架，但是这要求更多额外设备来确保这种交互过程能够稳定运行，不会因为任何原因导致系统崩溃。