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【工业控制】常见工业以太网通信协议简介
概述一直以来，工业控制通信是采用现场总线来实现的。但由于种种原因，现场总线的种类越来越多，各种现场总线之间由于没有统一标准，导致互操作性很差，因此引入了低成本、高速率、应用广泛的以太网技术。然而，以太网的实时性和可靠性较差，难以满足工业控制要求，因此相关组织对以太网进行了一些扩展，称为工业以太网。工业以太网对实时性的解决有些是通过应用层来做的，如Ethernet/IP、ModBusTCP等，这些网络的实时性较差；也有一些对TCP/IP和以太网都做了实时性的扩展，如ProfiNet、Powerlink、Ethercat以及我国提出的标准EPA等。注：当前工业控制领域在如何将新技术与传统工业控制结合上主要有三大争议焦点：1. 各种现场总线技术的优劣；2. 基于PC的控制器与PLC控制器的优劣；3. 现场总线与工业以太网技术的优劣。随着工业4.0的发展，相信工业以太网技术将越来越重要！
1. EnterCatEtherCat以太网控制自动化技术是一个以Ethernet以太网为基础的开放架构的现场总线系统。EtherCat名称中的Cat为Control Automation Technology控制自动化技术首字母的缩写，最初由德国倍福自动化有限公司Beckhoff AutomationGmbH研发。EtherCat为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步、可选线缆冗余和功能性安全协议(SIL3)。EtherCat通过协议内部的优先权机制可区别传输数据的优先权(Process Data)，组态数据或参数的传输是在一个确定的时间段中通过一个专用的服务通道进行(Acyclic Data)，EtherCat操作系统的以太网功能与传输的IP协议兼容。目前EtherCat技术开发已经完成， 市场上已提供了从站控制器芯片及设备。EtherCat设备分主站和从站，主站通常是运动控制器等，从站一般是IO模块、伺服驱动器、网关、板卡等等。
2. Ethernet/IPEthernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议，这里的IP表示Industrial-Protocal。 它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。注意，Ethernet/IP是在应用层提高了以太网的实时性。
3. ProfiNetProfiNet由西门子主导的Profibus国际组织ProfiBus International-PI推出，是基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，ProfiNet为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题；作为跨供应商的技术，ProfiNet可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线如ProfiBus技术，保护现有投资。ProfiNet是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
4. Modbus/TCPModbus/TCP是用于管理和控制自动化设备的Modbus系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的Intranet企业内部网和Internet互联网环境中Modbus报文的用途。该协议的最通用用途是为诸如PLC、I/O模块以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。Modbus/TCP协议是作为一种实际的自动化标准发行的。既然Modbus已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而该规范力图阐明Modbus中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是Modbus作为可编程的协议交替用于PLC的多余部分。Modbus/TCP 在美国比较流行， 它由两部分组成， 即IDA分散式控制系统的结构与Modbus/TCP 的信息结构的结合。它定义了一个简单的开放式又广泛应用的传输协议网络用于主从通讯方式。
5. Ethernet/PowerLink鉴于以太网的蓬勃发展和CanOpen在自动化领域的广阔应用基础，Ethernet/PowerLink融合了这两项技术的优缺点，既拥有Ethernet的高速、开放性接口，又参考了CanOpen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义；在某种意义上说Ethernet/PowerLink就是Ethernet上的CanOpen，在物理层、数据链路层使用了Ethernet介质，而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。Ethernet/PowerLink主攻方面是同步驱动和特殊设备的驱动要求。 据宣传资料上说PowerLink不需要专门的ASIC芯片，而像EtherCat、ProfiNet等则需要专门的芯片！
6. MechatroLinkMechatroLink是一个用在工业自动化的开放式通讯协定，最早由安川电机开发，现在则由MechatroLink协会Mechatrolink Members Association维护。MechatroLink协议分为两种：MechatroLink-II，定义传送接口为RS-485的通讯协定架构，最快速度为10Mbit/s，最多允许30个从站；MechatroLink-III，定义传送接口为以太网的通讯协定架构，最快速度为100Mbit/s，最多允许62个从站。MechatroLink的目标领域主要是以运动控制为中心的现场网络，可连接的设备包括PLC、CNC、运动控制器、PC卡、伺服驱动器、变频器、外围IO设备、外围图像处理设备等。MechatroLink协会的主要成员基本上都是日本的自动控制厂商，包括安川电机、欧姆龙、横河电机等。
虽然这些工业以太网都是IEC61784工业通信网络里的标准，但它们并不都是标准的以太网，也就是说这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U标准的，其中只有Modbus/TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U标准的的。只有符合IEEE802.3U标准的才能与IT和以太网将来的发展相兼容；而不符合IEEE802.3U标准的，基本上可以讲不是以太网，它们都对以太网进行了修改，无论是硬件上还是软件上。各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别。我们知道，按照ISO参考模型，网络被划分为7层：而这些协议主要的区别就在于其应用层的实现上。
楼主可厉害了，十分感谢
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安川变频器如何设置MODBUS现场总线，希望能详细点，谢谢！.请阿里巴巴生意经朋友帮忙
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就用MODBUS通讯协议了。这个是比较容易实现的，也是用的最多的，你用什么PLC做啊，可以和我联系，扣&
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server is okPLC与现场Modbus协议(适用于施耐德PLC)_中华文本库
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HARSVERT-A变频器与Modbus现场总线接口信息表 V2.0
(适用于变频器采用施耐德Twido系列PLC的程序版本)
(注:该协议适用于变频器采用施耐德Twido系列的PLC,PLC的编程口即圆口的通信模式由管脚5和7的连接方式决定,5和7短接即为modbus通信,5和7不短接时为编程模式。当客户要求modbus通信时将管脚5和7短接,管脚1和2为485通信的A和B。注意图纸上提供的是口的针脚位置,接头位置不要弄错。)
1、通讯端口设置为:RS485、波特率9600、8位字符、1个停止位、偶校验。
2、HARSVERT-A变频器只作为从机,缺省的从机地址为1,如果现场要求设定为
其他的从机地址,必须事先和HARSVERT-A变频器厂家沟通。
3、HARSVERT-A目前仅对ModbusRTU协议的功能3和16进行支持。
4、现场DCS系统可以通过功能16发出对变频器的控制指令,但控制指令仅在变
频器处于远控时有效。功能16的通讯格式为:
从机地址 10 起始地址(MSB,LSB) 字数(MSB,LSB) 字节数数据 CRCH CRCL
变频器响应的格式是:
从机地址 10 起始地址(MSB,LSB) 字数(MSB,LSB) CRCH CRCL
5、现场DCS系统都可以通过功能3来读取PLC相关寄存器,获知变频器的状态,
功能3的通讯格式为:
从机地址 03 起始地址(MSB,LSB) 字数(MSB,LSB) CRCH CRCL
变频器响应的格式是:
从机地址 03 字节数数据 CRCH CRCL
6、现场DCS对变频器的控制信息表:
名称MOBUS地址
信息内容备注
件给定1000 MF1000 计算机给定
为实数,闭环运行时,直接
给定被控量的期望值(单位
必须和变频器内设定的一
致),比如要将水压闭环控
制在0.45Mpa,则发0.45。
开环运行时,直接给定期望
的运行频率(单位为Hz),比
如39.68Hz,发39.68。
操命令1002 MW1002
.0 1=启动DCS组态时,必须先监控
VB5008.2的状态,只有在
VB时,DCS才能
发启停及复位控制指令。
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