工業以太網的常見協議

　　1、ModbusTCP/IP

　　該協議由施耐德公司推出，以一種非常簡單的方式將Modbus幀嵌入到TCP幀中，使Modbus與以太網和TCP/IP結合，成為ModbusTCP/IP。這是一種面向連接的方式，每一個呼叫都要求一個應答，這種呼叫/應答的機制與Modbus的主/從機制一致，但通過工業以太網交換技術大大提高了確定性，改善了一主多從輪詢機制上的制約。

　　2、Profinet

　　Profinet由Siemens開發并由ProfibusInternational支持，目前它有3個版本，第一個版本定義了基于TCP/UDP/IP的自動化組件。采用標準TCP/IP+以太網作為連接介質，采用標準TCP/IP協議加上應用層的RPC/DCOM來完成節點之間的通信和網絡尋址。它可以同時掛接傳統Profibus系統和新型的智能現場設備。現有的Profibus網段可以通過一個代理設備（proxy）連接到Profinet網絡當中，使整套Profibus設備和協議能夠原封不動地在Profinet中使用。傳統的Profibus設備可通過代理與Profinet上面的COM對象進行通信，并通過OLE自動化接口實現COM對象之間的調用。它將以太網應用于非時間關鍵的通信，用于高層設備和Profibus-DP現場設備技術之間，以便將實時控制域通過代理集成到一個高層的水平上。

　　第二個版本中，Profinet在以太網上開辟了兩個通道：標準的使用TCP/IP協議的非實時通信通道，另一個是實時通道，旁路第三層和第四層，提供精確通信能力。該協議減少了數據長度，以減小通信棧的吞吐量。為優化通信功能，Profinet根據IEEE802.p定義了報文的優先級。最多可用7級。

　　Profinet第三版采用了硬件方案以縮小基于軟件的通道，以進一步縮短通信棧軟件的處理時間。為連接到集成的以太網交換機，Profinet第三版還開始解決基于IEEE1588同步數據傳輸的運動控制解決方案。

　　3、Ethernet/IP

　　Ethernet/IP是適合工業環境應用的協議體系。它是由ODVA（OpenDevicenetVendorsAsso-cation）和ControlNetInternational兩大工業組織推出的最新成員與DeviceNet和ControlNet一樣，它們都是基于CIP（ControlandInformationProto-Col）協議的網絡。它是一種是面向對象的協議，能夠保證網絡上隱式（控制）的實時I/O信息和顯式信息（包括用于組態、參數設置、診斷等）的有效傳輸。

　　Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的應用層協議CIP。因此，它們使用相同的對象庫和一致的行業規范，具有較好的一致性。Ethernet/IP采用標準的Ethernet和TCP/IP技術傳送CIP通信包，這樣通用且開放的應用層協議CIP加上已經被廣泛使用的Ethernet和TCP/IP協議，就構成Ethernet/IP協議的體系結構。

　　4、EtherCAT

　　EtherCAT（EthernetforControlAutomationTechnology）是由德國倍福Beckhoff公司開發，并由EtherCAT技術組（EtherCATTechnologyGroup，ETG）支持。它采用以太網幀，并以特定的環狀拓撲發送數據。網絡上的每一個站均從以太網幀上取走與該站有關的數據，或并插入該站本身特定的輸入/輸出數據。網絡內的最后一個模塊向第一個模塊發送一個幀以形成和創建一個物理和邏輯環。EtherCAT還通過內部優先級系統，使實時以太網幀比其他的數據（如組態或診斷數據，等）具有較高的優先級。組態數據只在傳輸實時數據的間隙（如間隙時間足夠傳輸的話）中傳輸，或者通過特定的通道傳輸。EtherCAT還保留標準以太網功能，并與傳統IP協議兼容。為了實現這樣的裝置，需要專用ASIC芯片，以集成至少兩個以太網端口，并采用基于IEEE1588的時間同步機制，以支持運動控制中的實時應用。

　　5、Powerlink

　　Powerlink由貝加萊B&R公司開發，并由EthernetPowerlink標準化組（EthernetPowerlinkStandardisationGroup，EPSG）支持。

　　Powerlink協議對第三、四層的TCP（UDP）/IP棧進行了擴展。它在共享式以太網網段上采用槽時間通信網絡管理（SlotCommunicationNetworkManagement，SCNM）中間件控制網絡上的數據流量。SCNM采用主從調度方式，每個站只有在收到主站請求的情況下，才能發送實時數據。因此，在一個特定的時間，只有一個站能夠訪問總線，所以沒有沖突，從而確保了通信的實時性。為此，Powerlink需采用基于IEEE1588的時間同步。在其擴展的第二版中，包括了基于CANopen的通信與設備行規。

　　工業以太網協議之網絡7層協議

　　OSI的層次劃分：OSI將計算機網絡體系結構（architecture）劃分為以下七層：

　　1、物理層 Physical Layer

　　2、數據鏈路層 Data Link Layer

　　3、網絡層 Network Layer

　　4、傳輸層 Transport Layer

　　5、會話層 Session Layer

　　6、表示層 Presentation Layer

　　7、應用層 Application Layer

　　它和我們常用的TCP/IP的協議層有些相似，TCP/IP把1和2封裝為一層，3和4還是獨立的層，5和6和7封裝成為一層，也就是說TCP/IP只有四層，但是在此我講述的7層的具體意義。

　　在這里我將假設一個場景，那就是把要傳輸數據的一方視為某個公司的經理，網絡傳輸被視為這個經理要把一件事情告訴另一個公司的經理。

　　網絡的A端：

　　1、應用層：A公司經理把他想要告訴B公司經理的事情用嘴講了出來。

　　2、表示層：秘書就把A公司經理說的事情翻譯成為英文然后寫在了紙上。

　　3、會話層：行政的職員把秘書寫的這封信，裝到了信封封裝好了，寫上了信封的信息。

　　4、傳輸層：A郵局的職工把這封信取走。

　　5、網絡層：A郵局的分派的職工，把這封信分派到指定送信區域。

　　6、數據鏈路層：A郵局的裝箱的職工，就把一同送往這個區域的信封裝到一個木箱子里，然后送到A郵局物流站。

　　7、物理層：A郵局的物流職工把木箱運到鐵路

　　這里的鐵路就是網絡連接物理介質

　　網絡的B端：

　　7、物理層：B郵局的物流職工把木箱從鐵路運到郵局的物流站。

　　6、數據鏈路層：B郵局的拆箱的職工把物流站的木箱拆箱然后把所有的信件取出來。

　　5、網絡層：B郵局的分派的職工，把這封信分派到指定送信區域。

　　4、傳輸層：B郵局的職工把這封信送到B公司。

　　3、會話層：B公司行政的職員把公司的信件整理并且拆封信件（假設這是公司允許的情況下）并送到各自部門的秘書手里。

　　2、表示層：B公司秘書把信上的英文翻譯成為中文。

　　1、應用層：B公司經理聽秘書轉述給他這封信的內容。

　　到此為止一個完整的通過這7層的網絡通訊順利完成。接下來我將用技術術語并結合TCP/IP中的應用再描述一遍這7層協議。

　　（1）應用層：與其他計算機進行通訊的一個應用，它是對應應用程序的通信服務的。例如，一個沒有通信功能的字處理程序就不能執行通信的代碼，從事字處理工作的程序員也不關心OSI的第7層。但是，如果添加了一個傳輸文件的選項，那么字處理器的程序員就需要實現OSI的第7層。示例：telnet，HTTP，FTP，WWW，NFS，SMTP等。?

　　（2）表示層：這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如，FTP允許你選擇以二進制或ASII格式傳輸。如果選擇二進制，那么發送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASII格式，發送方將把文本從發送方的字符集轉換成標準的ASII后發送數據。在接收方將標準的ASII轉換成接收方計算機的字符集。示例：加密，ASII等。?

　　（3）會話層：他定義了如何開始、控制和結束一個會話，包括對多個雙向小時的控制和管理，以便在只完成連續消息的一部分時可以通知應用，從而使表示層看到的數據是連續的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數據，則用數據代表表示層。示例：RPC，SQL等。?

　　（4）傳輸層：這層的功能包括是否選擇差錯恢復協議還是無差錯恢復協議，及在同一主機上對不同應用的數據流的輸入進行復用，還包括對收到的順序不對的數據包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。?

　　（5）網絡層：這層對端到端的包傳輸進行定義，他定義了能夠標識所有結點的邏輯地址，還定義了路由實現的方式和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度小于包長度的傳輸介質，網絡層還定義了如何將一個包分解成更小的包的分段方法。示例：IP，IPX等。?

　　（6）數據鏈路層：他定義了在單個鏈路上如何傳輸數據。這些協議與被討論的各種介質有關。示例：ATM，FDDI等。?

　　（7）物理層：OSI的物理層規范是有關傳輸介質的特性標準，這些規范通常也參考了其他組織制定的標準。連接頭、針、針的使用、電流、電流、編碼及光調制等都屬于各種物理層規范中的內容。物理層常用多個規范完成對所有細節的定義。示例：Rj45，802.3等。