工业以太网与实时以太网协议剖析

4.5 EtherCAT
EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是由德国倍福Beckhoff公司开发，并由EtherCAT技术组（EtherCAT Technology Group，ETG）支持。它采用以太网帧，并以特定的环状拓扑发送数据。网络上的每一个站均从以太网帧上取走与该站有关的数据，或并插入该站本身特定的输入/输出数据。网络内的最后一个模块向第一个模块发送一个帧以形成和创建一个物理和逻辑环。EtherCAT还通过内部优先级系统，使实时以太网帧比其他的数据（如组态或诊断数据，等）具有较高的优先级。组态数据只在传输实时数据的间隙（如间隙时间足够传输的话）中传输，或者通过特定的通道传输。EtherCAT还保留标准以太网功能，并与传统IP协议兼容。为了实现这样的装置，需要专用ASIC芯片，以集成至少两个以太网端口，并采用基于IEEE 1588的时间同步机制，以支持运动控制中的实时应用。

4.6 Powerlink
Powerlink由贝加莱B&R公司开发，并由Ethernet Powerlink标准化组（Ethernet Powerlink Standardisation Group，EPSG）支持。
Powerlink协议对第三、四层的TCP（UDP）/IP栈进行了扩展。它在共享式以太网网段上采用槽时间通信网络管理（Slot Communication Network Management，SCNM）中间件控制网络上的数据流量。SCNM采用主从调度方式，每个站只有在收到主站请求的情况下，才能发送实时数据。因此，在一个特定的时间，只有一个站能够访问总线，所以没有冲突，从而确保了通信的实时性。为此，Powerlink需采用基于IEEE 1588的时间同步。在其扩展的第二版中，包括了基于CANopen的通信与设备行规。

4.7 VNET/IP
VNET/IP由日本横河Yokogawa开发，该协议的实时扩展是实时可靠数据报协议（Real-time & Reliable Datagram Protocol，RTP），在传输层采用UDP协议，但在IP栈协议层进行了优化以实现冗余网络联结。

4.8 TCnet
TCnet是由日本东芝Toshiba开发的，它在MAC进行了实时扩展，并基于标准以太网开辟了两个冗余通道连接。

4.9 Modbus-IDA
Modbus/TCP由施耐德电气定义，并由Modbus-IDA支持，它在TCP/IP网络上应用Modbus协议。其实时扩展采用了在UDP上的实时发布者预订者（Real-time Publisher Subscriber，RTPS）。
Modbus/TCP是Modbus的延伸，它基于以太网和标准TCP/IP协议，直接应用第四层。它定义了一个结构简单的、开放和广泛应用的传输协议，用于主从式通信。
IDA结构可用于实时和非实时应用。其确定性通信可以通过IDA中间件来实现。中间件包含了标准的Modbus/TCP协议。IDA还采用基于Web的通信应用，提供了水平和垂直的集成，并扩展了Web服务器的应用。

5、结束语
从工业以太网技术发展形势看，尽管各种工业以太网技术可能会像现场总线国际之争那样，出现多协议并存局面，但国际上已形成基本一致看法，工业自动化技术发展不可能离开国际主流信息技术发展，以太网在工业控制系统中的应用必将越来越广。在实时以太网技术为基础上，IT领域中很多主流技术必将对工业控制技术的发展起到推动作用。