工业以太网协议
概述
什么是以太网？
以太网是一种全球广泛采用的通信标准，可以在设备之间快速传输大量数据。如果没有以太网，在当今世界可能无法进行通信，因为大多数联网设备都采用以太网标准。
与其它接口技术一样，在以太网中也通过电压变化的形式，或者如果采用光纤，以光信号的形式，或者采用如果 Wi-Fi，以无线电波的形式，传输数据。
以太网极其灵活，可以在大量环境下使用，从家用网络到大型企业网络。在现场总线失去先前的优势之后，工厂自动化目前也开始向以太网转换。
以太网早在 1983 年就已经被纳入 IEEE 802.3 标准，定义了 OSI 模型七层中的第一层和第二层。简而言之：第一层（物理层）可确保位和字节从点 A 进入点 B。该层比如包括网线和光纤以及网卡。第二层（数据链）保证在两台通过第一层相连的设备之间可靠传输数据块。该层包括比如交换机和 MAC 地址。使用的所有其它协议都位于 OSI 模型第三至七层中，未在以太网的 IEEE 802.3 中详细说明。
怎样理解工业以太网？
以太网和工业以太网基本相同。区别在于，工业以太网使用更坚固的部件，满足工业需求。比如这些部件可承受极端温度、湿度、震动和电磁干扰。基本物理工作原理保持相同。因此工业以太网组件也可以在“正常”以太网网络中使用。
以太网和工业以太网组件之间区别的简单示例是插头。以太网中使用 RJ45 插头。它尤其适合家用和办公用途，但不适合恶劣的工业环境。因此工业以太网使用 D 编码的 M12 插塞连接器，除了更高的机械负荷以外，它还具有高达 IP69K 的防护等级。
设备上的工业以太网接口需要用来干什么？
一旦应由一台设备提供和转发数据，就需要有用于数据传输的接口。生成大量数据或者需要高数据传输速度的设备，目前都采用以太网作为接口。
作为另一个数据传输接口，IO-Link 接口在市场上被确立为适合小型或成本敏感型设备的接口。如果只需交换简单的信息，也可以使用数字 I/O 或模拟接口。
什么是工业以太网协议？
工业对以太网通信构成了哪些特殊挑战？
与有时发送和接收大量数据，但在发送/接收这些数据时会出现延迟（比如当以较短延时发送电子邮件，或者必须重新加载网页时）的日常办公数据交流相反，这在工业生产环境下并不够。如果这时记录的状态或测量数据过晚或者不可靠地传输至控制系统，机器中最新的状态/测量值已经不再与探测到的状态/测量值相同，会以过时的数据进行控制。
为工业生产环境提供了哪种解决方案？
为了在工业环境中使用以太网，需要有确定性的通信。这使用通常使用的 TCP/IP 协议无法实现，因为在网络中由于延迟、抖动、带宽冲突和丢包的原因，在数据传输中可能出现不可预见的时间变化。为了解决这一问题，为此开发了工业以太网协议。其特点是低等待时间、循环通信和确定性的反应。
什么是确定性？
在工业以太网中，确定性是指数据传输时间和条件的可预见性和一致性，可以在可预见的间隔时间内接收或发送数据包，也可以始终保证送达。
工业以太网协议有什么作用？
PROFINET、EtherNet/IP 和 EtherCAT 等工业以太网协议使用相同的以太网物理结构（1 和 2 层），比如TCP/IP 协议，但在更高的 3-7 层中，在某些方面有着根本的区别。
它们可提供循环和非循环通信、实时能力、数据交换优化次序和稳定性，可以满足工厂和自动化系统的需求。另外在协议中准确规定了数据帧的结构及其含义，而传统的 TCP/IP 连接针对的是一般网络要求，使用异步和不规则的数据传输，工业以太网协议可提供标准的数据传输结构，在其中准确规定了数据包内数据的结构。这样可以使户方便地访问各种类型的数据，比如参数设置数据、诊断数据和输入/输出数据，不必担心复杂地合并数据包或者费用高昂的监督机制。如果没有这一标准，用户必须在自动化系统中针对每台设备单独手动在位和字节层面上执行这些流程，这会浪费大量时间，容易出错。
尽管所有工业以太网协议都以以太网为基础，但它们相互不兼容。因此，比如 PROFINET 就不能在 EtherCAT 网络中运行
总结
- 以太网不是协议，而是依据协议按照其工作的 IEEE 802.3 标准使基础设施标准化。
- 工业以太网协议是一种“语言”，通过以太网传输
- 基于以太网的协议不相互兼容
什么是网关？
网关作为外部“编译器”使用，以实现使用不同协议或通信标准的设备之间的通信。
劳易测凭借 MA 200 系列产品提供了以所有常规用工业以太网协议（PROFINET、 EtherNet/IP、EtherCAT）、以太网 TCP/IP 以及现场总线 (PROFIBUS DP、DeviceNet、CANopen) 为基础的 RS 232 网关。
工业以太网协议
PROFINET
“PROFINET”是全球最为常用一种工业以太网协议。Siemens 的控制系统使用工业以太网协议“PROFINET”。采用 Leuze 工业以太网协议的所有传感器都已经通过“integrated connectivity”在设备中集成了该接口，可根据产品名称 x48i 识别出来。这时不需要有额外的网关。
概览：集成 PROFINET 接口的传感器
测量传感器
识别和工业图像处理
光学数据传输、网络和连接技术
EtherNet/IP
另外，制造商 Allen Bradley / Rockwell 和 Schneider Electric 的控制系统使用工业以太网协议“EtherNet/IP”。Leuze 的大量传感器都已经通过“integrated connectivity”在设备中集成了该接口，可根据产品名称 x58i 识别出来。这时不需要有额外的网关。
概览：集成有 EtherNet/IP 接口的传感器
测量传感器
识别和工业图像处理
