现阶段，我们经常使用的支持TCP/IP的以太网通信反应时间通常为100ms，具有不确定性，不适用于工业场景。在一些工业设备制造商的推动下，产生了很多不同的工业以太网协议，目前大家熟知的主要有EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、SercosⅢ，以及时间敏感网络（TSN）等，接下来一一为大家详细介绍它们。
EtherCAT：灵活、低成本，近期发展迅速
开发公司：德国倍福自动化公司（BeckhoffAutomation）
特性：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。
技术优势：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。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。
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。近几年发展尤其迅猛，2014年以来，节点数量呈现指数级增长。
EtherNet/IP：实现高效的从站对等通信
开发公司：罗克韦尔自动化公司（Rockwell）研发，由ODVA管理
技术优势：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，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IEEE802.3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。
注意事项：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
开发公司：主要由西门子和PROFIBUS&PROFINET国际协会所提出
特性：PROFINET是一个开放式的工业以太网通信协议
技术优势：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IEC61158及IEC61784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：PROFINETA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；PROFINETB类也称为PROFINET实时(PROFINETRT)，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；PROFINETC类(PROFINETIRT)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。
注意事项：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。PROFINETRT可用于PLC型应用，而PROFINETIRT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：开源的工业以太网协议
开发公司：奥地利自动化公司贝加莱集成自动化公司（Bernecker&RainerIndustrie-Elektronik，B&R）开发
特性：所有的源码都是公开的，任何人都可以免费下载和使用，实施POWERLINK的障碍很小
技术优势：POWERLINK是在标准以太网上的实时通信协议，在IEEE802.3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：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；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；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。目前的实现方式其循环时间可以到200µs以下，其时间精度（jitter）小于1µs。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、x86CPU等，只要有以太网的地方，就可以实现POWERLINK。
SercosIII：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。SercosIII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SercosIII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。SercosIII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PROFINETIRT一样快。一个SercosIII主器件可控制多个SercosIII从属器件（如驱动器、传感器以及模拟和数字I/O器件），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。
SercosIII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SercosIII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SercosIII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
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。
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TSNLAN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。
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
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