以太网采用的通信协议

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篇一：以太网基础协议802.3介绍

802.3

802.3通常指以太网。一种网络协议。描述物理层和数据链路层的mac子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用csma/cd访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。

dixethernetV2标准与ieee的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。

严格说来，“以太网”应当是指符合dixethernetV2标准的局域网。

早期的ieee802.3描述的物理媒体类型包括：10base2、10base5、10baseF、10baset和10broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：100baset、100baset4和100basex等。

为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：

逻辑链路控制llc(logicallinkcontrol)子层

媒体接入控制mac(mediumaccesscontrol)子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在mac子层，而llc 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对llc 子层来说都是透明的。

由于tcp/ip体系经常使用的局域网是dixethernetV2而不是802.3标准中的几种局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层llc（即802.2标准）的作用已经不大了。

很多厂商生产的网卡上就仅装有mac协议而没有llc协议。

mac子层的数据封装所包括的主要内容有：数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。

数据封装的过程：当llc子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按mac子层的帧格式组帧：

（1）将一个前导码p和一个帧起始定界符sFd附加到帧头部分；

（2）填上目的地址、源地址、计算出llc数据帧的字节数并填入长度字段len；

（3）必要时将填充字符pad附加到llc数据帧后；

（4）求出cRc校验码附加到帧校验码序列Fcs中；

（5）将完成封装后的mac帧递交miac子层的发送介质访问管理部分以供发送；接收数据解封部分主要用于校验帧

的目的地址字段，以确定本站是否应该接受该帧，如地址符合，则将其送到llc子层，并进行差错校验。

ieee802.3

ieee802.3:描述物理层和数据链路层的mac子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用csma/cd访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。早期的ieee802.3描述的物理媒体类型包括：10base2、10base5、10baseF、10baset和10broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：100baset、100baset4和100basex等。

ieee802.3i:原始ieee802.3规范的物理更改，它要求通过双绞线网络介质，使用以太网类型的信令。标准设定信令速度为10兆比特每秒，使用一个通过双绞线电缆传输的基带信令图，该双绞线电缆采用星形或延伸的星形拓扑。

ieee802.3u:(100base-t)是100兆比特每秒以太网的标准。100base-t技术中可采用3类传输介质，即100base-t4、100base-tx和100base-Fx，它采用4b/5b编码方式。

ieee802.3z:ieee802.3z千兆以太网标准在1998年6月通过，它规定的三种收发信机包括三种介质：1000base-lx 应用于已安装的单模光纤基础上，1000base-sx应用于已安装的多模光纤基础上，1000base-cx应用于已安装的在设备室内连接的平衡屏蔽铜缆基础上。

ieee802.3帧格式(1983-1996）

在1980年最早的以太网规范与1983年第一个在

ieee802.3标准发布之前的一段时间内，帧格式的改变很小。ieee802.3帧格式（作为标准从1983-1996年间存在）。帧格式几乎与dix以太网帧相同。

ieee802.3帧中的所有域与dix以太网帧格式都是完全相同的。历史上，网络设计者和用户一般都正确地把类型域和长度域使用上的差别作为这两种帧格式的

主要差别。dix以太网不使用llc，使用类行域支持向上复用协议。ieee802.3需要llc实现向上复用，因为它用长度域取代了类型域。实际上，这两种格式可以并存。这个2字节的域表示数字值范围是0到2的16次方-1（65535）。长度域的

最大值是1500，因为这是数据域的最大有效长度。因此，1501-65535的值都可以来标识类型域，而不会干扰该域对数据长度的表示。我们只要简单地保证类型域的所以值都包含在这个不会相互干扰的区间之内就可以了。实际上，这个域的1536-65535（从0x0600-0xFFFF）之间的全部值都已被保留为类型域的值，而0-1500 的所有值则被保留为长度域的赋值。

在这种方式下，使用ieee802.3格式（带llc）的以太网客户之间可以通信，而使用dix以太网格式（带类型域）的客户之间也可以在同一个lan相互通信。当

然，这两类用户之间不能通信，除非有设备驱动软件或高层协议能够理解这两种格式。许多高层协议到现在还在使用dix以太网格式。这种格式是tcp/ip、ipx （netware）、decnetphase4和lat（dec的localareatranspont，局部传输）使用得最普遍的格式。

ieee802.3/llc大都在appletalkphase2、netbios和一些ipx（netware）的实现中普通应用。

ieee802.3帧格式（1997）

在1995-1996年间，ieee802.3x任务组为支持全双工操作对已有标准作了补充。其中一部分工作就是开

发了流量控制算法。

帧格式方面的最大变化是：mac控制协议使用dix以太网风格的类型域来唯一区分mac控制帧与其他协议的帧。这是ieee802委员会第一次使用这种帧格式。只要该任务组把mac控制协议对类型域的使用合法化，他们就能把任何ieee802.3帧对类型域的使用合法化。ieee802.3x在1997年成为ieee通过的协议。这使原来“以太网使用类型域而ieee802.3使用长度域”的差别消失。ieee802.3经过ieee802.3x标准的补充，支持这个域作为类型域和长度域两种解释。两者都是“ieee802.3格式”，类型域和长度域的不同解释正如本节前部所述。作为类型域用法标准化的一部分，ieee承担了为类

型域设定惟一值的则任（xerox从1980年已开始对类型域赋值）。千兆以太网使用了这种混合的帧格式。以太网帧该帧包含6个域：前导码（preamble）包含8个字节（octet）；目的地址（da）包含6个字节；源地址（sa）包含6个字节；类型域包含2个字节；数据域包含46-1500字节；帧效验序列（Fcs）包含4个字节。

篇二：以太网mac协议

以太网mac协议

1位/字节顺序的表示方法

1.1位序

严格地讲，以太网对于字节中位的解释是完全不敏感的。也就是说，以太网并不需要将一个字节看成是一个具有8个比特的数字值。但是为了使位序更容易描述以及防止不兼容，以太网和多数数据通信系统一样，传输一个字节的顺序是从最低有效位（对应于20的数字位）到最高有效位（对应于

27的数字位）。另外习惯上在书写二进制数字时，最低值位

写在最左面，而最高值位写在最右面。这种写法被称为“小端”形式或正规形式。一个字节可以写成两个十六进制数字，第一个数字(最左边)是最高位数字，第二个(最右边)是最低位数字。

1.2字节顺序

如果所有有定义的数据值都是1字节长，则在介绍完位

序后就可以停止了。但是很不幸事实并非如此，所以我们必须面对长于单个字节的域，这些域是以从左到右排列的，以连接符“-”分隔的字节串表示。每个字节包含两个十六进

制数字。

多字节域的各个字节按第一个到最后一个（即从左到右）的顺序发送，而每个字节采用小端位序传送。例如，6字节域：

08-00-60-01-2c-4a

将按以下顺序（从左向右读）串行地发送：

00010000-00000000-00000110-10000000-00110100-010100

10

2以太网地址

地址是一个指明特定站或一组站的标识。以太网地址是6字节（48比特）长。图1说明了以太网地址格式。

图1以太网地址格式

在目的地址中，地址的第1位表明该帧将要发送给单个站点还是一组站点。在源地址中，第1位必须为0。

站地址要唯一确定是至关重要的，一个帧的目的地不能是模糊的。地址的唯

一性可以是：

●局限于本网络内。保证地址在某个特定lan中是唯一

的，但不能保证

在相互连接的lan中是唯一的。当使用局部唯一地址时，要求网络管理员对地址进行分配。

●全局的。保证地址在所有的lan中，在任何时间，以及对于所有的技

术都是唯一的，这是一个强大的机制，因为：

（1）使网络管理员不必为地址分配而烦恼；

（2）使得站点可以在lan之间移动，而不必重新分配地址；

（3）可以实现数据链路网桥/交换机。

全局唯一地址以块为单位进行分配，地址块由ieee管理。一个组织从ieee获得唯一的地址块(称为oui)，并可用该地址块创建224个设备。那么保证该地址块中地址(最后3个字节)的唯一性就是制造商的责任。

地址中的第2位指示该地址是全局唯一还是局部唯一。除了个别情况，历史上以太网一直使用全局唯一地址。

3以太网数据帧格式

图2基本的以太网帧格式及传输次序

图2显示了以太网mac帧各个字段的大小和内容以及传输次序。

该格式中每个字段的字节次序是先传输的字节在左，后传输的字节在右。在每个字节中的位次序正好相反，低位在

Server以太网通信协议20060417

动力环境监控系统以太网通信协议 一、报文说明 此命令格式只限于客户端程序同服务器程序之间进行数据传输采用的命令，任何同服务器程序之间进行的通信的程序均被服务器视做客户端程序。 报文说明基本格式如下： 功能码：？？ 简短描述：[简短描述语] 描述：[命令的详细介绍] 数据区：[数据区的数据介绍] 服务器同工作站画面通信： 工作站画面 服务器 服务器同前置通信处理机通信： 前置通信处理机 服务器 附加说明： [附加说明列表或说明文字] 二、功能号码索引 命令功能号码分配表速查

三、报文结构定义 3．1 报文结构： 3．2 报文字段结构C 3．2．1 报文头部 C语言结构定义 typedef struct { WORD wFunctionID; WORD wControl; WORD wReason; WORD wDataLen; } MESSAGEHEAD; 结构成员说明： wFunctionID 命令功能号码，此部分唯一的标示出了报文的功能。具体的命令含义及其相应的附加数据请参考2.2.2部分<命令功能号码定义>一节的详细介绍。 wControl 报文控制域。 D0=1表示该报文为请求服务报文，D0=0表示该报文为应答服务报文； （注：请求、应答均相对于服务器而言） D1=1表示该报文需要对方的确认，D1=0表示该报文不需要对方的确认； wReason 报文传送原因。D0-D7被采用，具体定义可以讨论修改： 参数部分的数据长度 3．2．2命令功能号码定义 此部分列出了详细的服务功能码及其对应的数据域部分的组织含义。 四、命令分配详解

功能码：0 描述：保留 功能码： 1 简短描述：系统登录 描述：客户机登录系统时所使用的命令。客户机使用此命令向服务器声明自己的身份及用户信息，供服务器判断自己的合法性。服务器在接收到了此命令后对用户的身份进行确 认，并返回登录结果。 数据区：申请报文包括用户身份证号码、用户名字、用户密码三部分；前置通信机登录时，用户名字字段前15个字节采用以0结尾的字符串”前置通信处理机”填充，密码部分采 用本前置通信处理机的编号（4字节）。 服务器同工作站画面通信： 工作站画面 服务器 服务器同前置通信处理机通信： 前置通信处理机

工业以太网通信协议研究及应用

工业以太网通信协议研究及应用 发表时间：2018-04-24T14:54:01.377Z 来源：《防护工程》2017年第36期作者：林立胜 [导读] Modbus/TCP是用于控制和管理自动化设备的Modbus系列通讯协议的派生产品。 南京富岛软件公司 210032 摘要：在绝大多数工业控制通信方面都是采用现场总线技术方式来实现的。但长期以来现场总线种类繁多、同时又没有统一标准而导致互不兼容，使得系统集成和信息集成面临着巨大挑战，所以引入了应用广泛、高速率、低成本的以太网技术。但以太网的可靠性和实时性比较差，难以适应工业控制的要求，故相关组织对以太网进行了一些扩展，称为工业以太网。随着工业4.0的发展，相信工业以太网技术将越来越重要。本文就常见工业以太网通信协议简介及应用作出阐述。 关键词：现场总线技术、工业以太网、EtherCat、Ethernet/IP、ProfiNet、Modbus/TCP、Ethernet/PowerLink、MechatroLink 1常见工业以太网通信协议 1.1、Modbus/TCP Modbus/TCP是用于控制和管理自动化设备的Modbus系列通讯协议的派生产品。 由此可见，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。 该协议的最常见用途是为例如I/O、PLC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。Modbus/TCP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。 1.2.、Ethernet/IP Ethernet/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。Ethernet/IP是在应用层提高了以太网的实时性。 1.3、EnterCat EtherCat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BeckhoffAutomationGmbH研发。 EtherCat为拓扑的灵活性和系统的实时性能树立了新的标准，同时它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括可选线缆冗余、功能性安全协议(SIL3)和高精度设备同步。 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。 EtherCat设备分从站和主站，从站一般是伺服驱动器、IO模块、板卡、网关等等，主站通常是运动控制器等。 1.4、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 的开放性、高速接口，又参考了CanOpen在工业领域良好的PDO和SDO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PDO和SDO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。 1.5、MechatroLink MechatroLink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-III，定义传送接口为以太网的通讯协定架构，速度最快为100Mbit/s，允许最多62个从站。 MechatroLink-II，定义传送接口为RS-485的通讯协定架构，速度最快为10Mbit/s，允许最多30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CNC、PLC、PC卡、运动控制器、变频器、外围图像处理设备、伺服驱动器、外围IO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，包括欧姆龙、横河电机、安川电机等。 1.6、ProfiNet ProfiNet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，涵括了例如运动控制、实时以太网、网络安全、分布式自动化以及故障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，依次为运动控制、分布式自动化、网络安装、实时通信、IT 标准和信息安全、故障安全、过程自动化和分布式现场设备。

工业以太网简介

工业以太网简介: 工业以太网就是基于IEEE 802、3 (Ethernet)得强大得区域与单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新得多媒体世界得途径。 企业内部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet) 提供得广泛应用不但已经进入今天得办公室领域,而且还可以应用于生产与过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工与自适应得100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802、3u 得标准)也已成功运行多年。采用何种性能得以太网取决于用户得需要。通用得兼容性允许用户无缝升级到新技术。 为用户带来得利益 :市场占有率高达80%,以太网毫无疑问就是当今LAN(局域网)领域中首屈一指得网络。以太网优越得性能,为您得应用带来巨大得利益: 通过简单得连接方式快速装配。 通过不断得开发提供了持续得兼容性,因而保证了投资得安全。 通过交换技术提供实际上没有限制得通讯性能。 各种各样联网应用,例如办公室环境与生产应用环境得联网。 通过接入WAN(广域网)可实现公司之间得通讯,例如,ISDN 或Internet 得接入。 SIMATIC NET基于经过现场应用验证得技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点,遍布世界各地,用于严酷得工业环境,包括有高强度电磁干扰得区域。 工业以太网络得构成 :一个典型得工业以太网络环境,有以下三类网络器件: ◆网络部件 连接部件: ?FC 快速连接插座 ?ELS(工业以太网电气交换机) ?ESM(工业以太网电气交换机) ?SM(工业以太网光纤交换机) ?MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块) 通信介质:普通双绞线,工业屏蔽双绞线与光纤 ◆ SIMATIC PLC控制器上得工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工 业以太网。 ◆ PG/PC 上得工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。 工业以太网重要性能:为了应用于严酷得工业环境,确保工业应用得安全可靠,SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要得性能: ?工业以太网技术上与IEEE802、3/802、3u兼容,使用ISO与TCP/IP 通讯协议?10/100M 自适应传输速率 ?冗余24VDC 供电 ?简单得机柜导轨安装 ?方便得构成星型、线型与环型拓扑结构 ?高速冗余得安全网络,最大网络重构时间为0、3 秒 ?用于严酷环境得网络元件,通过EMC 测试 ?通过带有RJ45 技术、工业级得Sub-D 连接技术与安装专用屏蔽电缆得Fast Connect连接技术,确保现场电缆安装工作得快速进行 ?简单高效得信号装置不断地监视网络元件 ?符合SNMP(简单得网络管理协议) ?可使用基于web 得网络管理 ?使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络。 工业以太网冗余原理

工业以太网的意义和应用分析

以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展，在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂，工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势，用数字通信代替传统的模拟信号传输，大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等，降低了系统的硬件成本，被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷，以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等，无法达到全开放的要求，因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展，以太网己成为事实上的工业标准，TCP/IP 的简单实用已为广大用户所接受，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域，而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟，连接电缆和接口设备价格较低，带宽也在飞速增加，特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现，使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。 Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准，最早由Xerox开发，后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展，成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或是更高，传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等，网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式，工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中，Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层，作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后，Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议，TCP用来保证传输的可靠性，IP则用来确定信息传递路线。 Ethernet的介质访问控制层协议采用CSMA/CD，其工作原理如下：某节点要

Profinet工业以太网实时通信协议分析

通用低压电器篇 孙凡金(1977 ),男,副教授,博士,研究方向为网络控制系统。 Profi net 工业以太网实时通信协议分析 孙凡金,!刘彦呈,!潘新祥 (大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连!116026) 摘!要:在分析P ro fi net 关键技术组成的基础上,对其实时性优化技术进行了综述,并通过分析通信连接的建立及维护,实时协议的组成及通信策略,以及RT 与I RT 的通信技术与实现方法,从整体上研究了P rofi net 实时性优化的协议组成及基本特性,对设计与优化基于Profi net 工业以太网的自动化系统具有一定借鉴。 关键词:Prof i ne t ;实时性;通信连接;同步 中图分类号:T P 393.04!文献标识码:A !文章编号:1001 5531(2008)21 0030 04 The Anal ysis of the Real T i m e Co mmun icati on Protocol i n Profinet !!! SU N Fanji n ,!LIU Yancheng,!PAN X i n x iang (Schoo l ofM arine Eng i n eeri n g ,Da lian M ariti m e Un iversity ,Da lian 116026,Ch i n a) !!Abstract :Based on the analysis o f P ro fi net ?s key techno l ogy ?s constituti on ,its rea l ti m e opti m iza tion tech no l ogy w as survey ed .By ana l yz i ng t he buil d and m ai n tenance of co mmun ica ti on connect ,rea l ti m e protoco l ?s con stituti on and communicati on stra tegy ,RT and I RT ?s communicati on techno logy and rea liza ti onm e t hod ,t he protoco l constit ution and basi c character i stics for P ro fine t rea l ti m e opti m i zati on w ere st udied ,wh ich can be re ference f o r de si gn i ng and opti m izi ng autom ati c system based on Profi net . K ey words :Profi n et ;real ti m e ;co mmun icati on connect ;synch ronous 刘彦呈(1963 ),男,教授,博士生导师,研究方向为工业监控网络。潘新祥(1964 ),男,教授,从事船舶网络化监控技术的研究。 0!引!言 Profinet 是国际组织P NO (Pro fi b us N ati o na l O rganizati o n)提出的用于工业自动化的实时以太网标准[1,2] 。为支持不同工业级应用,Profi n et 提 供了集成式Profinet I O 和分布式自动化中创建模块化设备系统的Pro fi n et CBA [3] 。Profinet I O 对分布式I/O 使用实时通信(RT)和同步实时通信(I R T)协议。RT 通信时钟周期可达10m s 量级,适用于工厂自动化的分布式I/O 系统。I RT 通信时钟周期可达1m s 量级,适用于运动控制系统[4,5]。Profinet CB A 使用TCP /I P 和RT 两种基于组件的通信方式。它允许时钟周期由TCP 协议的100m s 量级降至RT 的10m s 量级,从而更适用于PLC 之间的通信。本文通过分析Profinet 实时性协议的组成,对其通信连接建立及管理、实 时同步机制、等时同步实现方法及关键技术进行 了深入分析,阐述了Profi n et 实时通信解决方案实现方法。 1!Pro fi net 协议架构 传统的以太网使用CS MA /CD (带有冲突监测的载波监听多路访问)协议实现介质访问控制,虽然工业以太网可使用标准的通信协议(如TCP /I P 或UDP /I P)来提高其实时性,但数据包的传输时延很大程度上依赖网络负载而不能预先确定,因此标准协议通信过程中会产生帧过载现象,这即加大传输时延及处理器计算时间,从而延长发送周期,严重影响网络的实时性。为此,Profi net 通过对发送器和接收器的通信栈进行实时性优化,可保证同一网络中不同站点可在一个确定时段内完成时间要求严苛的数据传输。Profine t 30

工业以太网的特色技术及其应用选择

工业以太网的特色技术及其应用选择 发布时间：2007-05-15 浏览次数：105 | 我要说几句 | ?? 用户解决方案2012优秀论文合订本 ?? NIDays2012产品演示资料套件 ?? 《提高测量精度的七大技巧》资源包 ?? LabVIEW 2012评估版软件 关键词：工业以太网实时特色技术 编者按：工业以太网成为自动化领域业界的技术热点已有时日，其技术本身尚在发展之中，还没有走向成熟，还存在许多有待解决的问题。究竟什么是工业以太网，它有哪些特色技术，如何应用与选择适合自己需求的工业以太网技术与产品，依然是今天人们所关心的问题。 一什么是工业以太网 工业以太网技术，是以太网或者说是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物。前者源于后者又不同于后者。以太网技术原本不是为工业应用环境准备的。经过对工业应用环境适应性的改造，通信实时性改进，并添加了一些控制应用功能后，形成了工业以太网的技术主体。因此，工业以太网是一系列技术的综称。 二工业以太网涉及企业网络的各个层次

企业网络系统按其功能划分，一般称为以下三个层次：企业资源规划层(Enterprise Resource Plan NI ng, ERP)、制造执行层(Manufacturing Excurtion System, MES)和现场控制层(Field Control System，FCS)。通过各层之间的网络连接与信息交换，构成完整的企业信息系统。( 见图1) 图中的ERP与MES功能层属于采用以太网技术构成信息网络。这个层次的工业以太网，其核心技术依然是信息网络中原本的以太网以及互联网系列技术。工业以太网在该层次的特色技术是对其实行的工业环境适应性改造。而现场控制层FCS中，基于普通以太网技术的控制网络、实时以太网则属于该层次中工业以太网的特色技术范畴。可以把工业以太网在该层的特色技术看作是一种现场总线技术。除了工业环境适应性改造的内容之外，通信实时性、时间发布与同步、控制应用的功能与规范，则成为工业以太网在该层次的技术核心。

plc和以太网通讯协议

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plc和以太网通讯协议 篇一：西门子S7-1200与s7-300plc的以太网tcp及isoontcp 通信 1. 概述 1.1S7-1200 的pRoFinet 通信口 s7-1200cpu本体上集成了一个pRoFinet通信口，支持以太网和基于tcp/ip 的通信标准。使用这个通信口可以实现s7-1200cpu与编程设备的通信，与hmi触摸屏的通信，以及与其它cpu之间的通信。这个pRoFinet物理接口是支持10/100mb/s的Rj45 口，支持电缆交叉自适应，因此一个标准的或是交叉的以太网线都可以用于这个接口。 1.2s7-1200支持的协议和最大的连接资源 s7-1200cpu的pRoFinet通信口支持以下通信协议及服务tcp isoontcp（RcF1006）s7 通信（服务器端） 通信口所支持的最大通信连接数 s7-1200cpupRoFinet 通信口所支持的最大通信连接数如下：3个连接用于hmi（触摸屏）与cpu的通信1个连接用于编程设备(pg)与cpu的通信

8个连接用于openie(tcp,isoontcp) 的编程通信，使用 t-block 指令来实现3个连接用于s7通信的服务器端连接， 可以实现与s7-200 , S7-300以及S7-400的以太网s7通信 s7-1200cpu可以同时支持以上15个通信连接，这些连接数是固定不变的，不能自定义。tcp (transportconnectionprotocol ) tcp是由RFc793描述的标准协议，可以在通信对象间建立稳定、安全的服务连接。如果数据用tcp协议来传输，传 输的形式是数据流，没有传输长度及信息帧的起始、结束信息。在以数据流的方式传输时接收方不知道一条信息的结束和下一条信息的开始。因此，发送方必须确定信息的结构让接收方能够识别。在多数情况下tcp应用了 ip(internetprotocol) ，也就是“ tcp/ip 协议”，它位于 iso-osi参考模型的第四层。协议的特点： 与硬件绑定的高效通信协议 适合传输中等到大H的数据(一个基于连接的协议 可以灵活的与支持tcp协议的第三方设备通信具有路由兼容性只可使用静态数据长度有确认机制 使用端口号进行应用寻址 大多数应用协议，如telnet、Ftp都使用tcp 使用send/ReceiVe编程接口进行数据管理需要编程来 实现1.3硬件需求和软件需求硬件：

3-工业以太网协议--接口定义

工业以太网--接口定义 (方垒2005.1.4) 目的： 为了节约时间，将工业以太网协议开发与应用开发并行进行，我们通过“接口定义讨论稿”――>“讨论”――>“接口定义”正式版的方式来预先定义“应用开发”使用“工业以太网协议”的方式。该接口定义直接关系到应用开发和协议开发双方后期工作是否能顺利进行，所以请相关人员务必重视，详细考虑以下接口，最终确定的接口应该是：即能够满足应用开发需求，对于协议开发方又是简洁可实现的。 接口定义： 支持基于报文的节点间任意点对点通讯以及广播通讯方式，每个数据包必须在以太网物理帧的限定之内，即1500字节： 物理帧：6 ＋ 6 ＋2 ＋[46－1500] ＋4CRC 字节 对应：目的地址＋源地址＋类型＋数据区＋32bit校验和 提供C语言编写的接收、发送API接口，该接口是： ◆非面向连接的 ◆非阻塞的 ◆支持类似UDP的“端口”的概念。且多个进程可同时操作工业以太网接口。 接口原形如下： #ifndef IEAPI_H #define IEAPI_H /*应用层使用的消息包头， 与HS2000CAS、MACSx消息结构兼容， 例如：10号站的B机端口20要从系统网发送1000字节长的消息给1号站A、B两机端口21，则消息格式如下： int Length ＝1000。 BYTE Type ＝4; BYTE Protocol ＝xx; BYTE SID ＝10; BYTE SIDEXT ＝00000010B; BYTE DID ＝1;

BYTE DIDEXT ＝00000011B(即3); BYTE Reserved[4] ＝{0,0,0,0}; BYTE srcPort = 20; BYTE dstPort =21; */ #define TYPE_CMD 0/*工业以太网协议控制通道*/ #define TYPE_RNET 3/*备份网*/ #define TYPE_SNET 4/*系统网*/ #define INDEX_SNETA 0/*系统网A*/ #define INDEX_SNETB 1/*系统网B*/ #define INDEX_RNET 2/*备份网*/ typedef struct s_MsgHead{ unsigned long Length; /*纯数据的长度，注意，不包括该头的长度16字节，只是后面数据部分的长度。*/ unsigned char Type; /*消息类型，3：备份网，4：系统网*/ unsigned char Protocol;/*协议号*/ unsigned char SID;/*源节站号，*/ unsigned char SIDEXT;/*源节子站号，*/ unsigned char DID;/*目的站号，比如：10号站A或B机，都填10，注意：DID = 0表示广播，网上所有节点都接收该报文*/ unsigned char DIDEXT;/*目的子站号，比如：10号站A机，则填00000001B，B机则填00000010B，AB机则填00000011B*/ unsigned char Reserved[4];/*保留*/ unsigned char srcPort;//源端口 unsigned char dstPort;//目的端口 }MsgHead; /*应用层消息结构*/ typedef struct s_Msg{ MsgHead Head;/*应用层使用的消息包头，与HS2000CAS、MACSx消息结构兼容*/ unsigned char Data[1514-14-8-sizeof(MsgHead)=1476];/*应用层使用的消息数据区*/ }Msg; /* 功能描述：初始化工业以太网协议，并设置本机节点号， 输入说明：nodeID定义，共8bit，最高bit：0表示A机、1表示B机，低位的6bits：站号， 例如： 10号站A机，则：nodeID＝00001010B ＝0 ＋10 ＝10 10号站B机，则：nodeID＝10001010B ＝128 ＋10 ＝138 输出说明：返回true：设置成功，false：设置失败 */

工业以太网技术全面解析

工业以太网技术全面解析 高性能、工厂设备和IT系统集成，以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。在实时工业以太网中，EPA、EtherCAT、RTEX、Ethernet Powerlink、PROFINET、Ethernet/IP、SERCOS III是主要的竞争者。下面对它们进行简单比较。Ethernet/IP Ethernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODV A( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。 实现实时性的方法 Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。 Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术，在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。UDP是一种非面向连接的协议，它能够工作在单播和多播的方式，只提供设备间发送数据报的能力。对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据，使用UDP/IP协议来发送。而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。这样数据源只需一次性地把数据传到网上，其它节点有选择地接收数据，这样提高了通信的效率。 Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议，且独立于物理层及数据链路层，这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。另外，为了获得更好的时钟同步性能，2003年ODV A将 IEEE 15888引入Ethernet/IP，并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。 EPA EPA是在“863”计划的支持下，由浙江大学、清华大学、浙江中控技术公司、大连理工大学、中科院自动化所等单位联合制定，是用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。

以太网采用的通信协议

竭诚为您提供优质文档/双击可除以太网采用的通信协议 篇一：以太网基础协议802.3介绍 802.3 802.3通常指以太网。一种网络协议。描述物理层和数据链路层的mac子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用csma/cd访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。 dixethernetV2标准与ieee的802.3标准只有很小的差别，因此可以将802.3局域网简称为“以太网”。 严格说来，“以太网”应当是指符合dixethernetV2标准的局域网。 早期的ieee802.3描述的物理媒体类型包括：10base2、10base5、10baseF、10baset和10broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：100baset、100baset4和100basex等。 为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层： 逻辑链路控制llc(logicallinkcontrol)子层 媒体接入控制mac(mediumaccesscontrol)子层。

与接入到传输媒体有关的内容都放在mac子层，而llc 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对llc 子层来说都是透明的。 由于tcp/ip体系经常使用的局域网是dixethernetV2而不是802.3标准中的几种局域网，因此现在802委员会制定的逻辑链路控制子层llc（即802.2标准）的作用已经不大了。 很多厂商生产的网卡上就仅装有mac协议而没有llc协议。 mac子层的数据封装所包括的主要内容有：数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。 数据封装的过程：当llc子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按mac子层的帧格式组帧： （1）将一个前导码p和一个帧起始定界符sFd附加到帧头部分； （2）填上目的地址、源地址、计算出llc数据帧的字节数并填入长度字段len； （3）必要时将填充字符pad附加到llc数据帧后； （4）求出cRc校验码附加到帧校验码序列Fcs中； （5）将完成封装后的mac帧递交miac子层的发送介质访问管理部分以供发送；接收数据解封部分主要用于校验帧

各种工业以太网的区别其实就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别。

各种工业以太网的区别其实就是协议的区别，其中最主要的还是应用层协议的区别。 都是以太网通讯，只是每个公司的叫法不一样，西门子用PROFINET、AB用Ethernet IP、施耐德的MODBUS TCP/IP。取个例子，以太网就像高速公路，Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP分别像高速公路上的宝马、奔驰、奥迪车，都可以从一个城市把物品运送到另一城市。但是每个车上安装的零件无法和另一车上的零件进行更换。EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EterCAT名称中的CAT 为ControlAutomation 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)。Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。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西蒙公司开发 Ethernt/IP属于ODVA组织，Rockwell只是其中一个推广力度比较大的公司而已。施耐德也是ODVA组织的成员，施耐德所有PLC都可以支持Ethernt/IP协议。Ethernt/IP协议是十大总线之一，和Controlnet、Devicenet一起称为CIP总线。可以实现协议间路由，但是需要Rslinx软件进行配置。通讯时需要设置RPI参数，没有任何客户端的反馈信息，因此不管现场客户端是否收到数据，数据一致由服务器不断的发，缺少相应的检测。PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代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，并且，作为跨供应商的技术，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。 MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的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”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，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，本规范力图阐明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’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于特殊设备如PLC’s 的报文。 Modbus TCP/IP由Modbus IDA组织提出，有施耐德旗下的Modicon公司主推，在目前施耐德所有PLC产品中都支持，同时也支持Ethernet/IP协议，Modbus TCP/IP是免费的、全开放协议，可以用VB等高级编程语言调用winsock控件即可实现与PLC的数据通讯，因此，很多产品都支持该协议。同时利用该协议进行通讯时，可以得到客户端的数据校验返回，因此可靠性和安全性较高，当然牺牲了数据量。 POWERLINK=CANopen+Ethernet 鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础，EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点，即拥有了Ethernet的高速、开放性接口，以及CANopen在工业领域良好的SDO 和PDO 数据定义，在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，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 虽然这些工业以太网都是国际标准，但是指的是IEC 61784里的标准，但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准，这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U 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，或者是硬件或者是软件，已经不是以太网了。 a. Modbus TCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同，ModbusTCP的应用层采用Modbus协议，而EtherNet/IP采用CIP协议，这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD，因此是标准的以太网，另外，这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族。还有一个区别是，Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等，而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion来完成上述功能， ------来源网络，仅供参考

六种工业以太网比较

六种工业以太网比较 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

六种工业以太网比较 摘要：当前，工业以太网技术是控制领域中的研究热点。所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网(即标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet技术也得到了迅速的发展，Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技术的发展，给解决Ethernet通信的非确定性问题带来了希望，并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。目前，几种典型的工业以太网有HSE、PROFInet、Modbus/TCP、EtherNet/IP、Powerlink、EPA六种。本文通过对这六种工业以太网比较，以便更好的应用于系统集成。 关键词：工业以太网、HSE、PROFInet、Modbus、EtherNet、Powerlink、EPA 与传统控制网络相比，工业以太网具有应用广泛、为所有的编程语言所持、软硬件资源丰富、易于与Internet连接、可实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接等诸多优点。由于这些优点，特别是与信息传输技术的无缝集成以及传统技术无法比拟的传输宽带，以太网得到了工业界的认可。 1．HSE(高速以太网) HSE(High Speed Ethernet Fieldbus)由现场总线基金会组织(FF)制定，是对FF-H1的高速网段的解决方案，它与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。 FF HSE的1-4层由现有的以太网、TCP/IP和IEEE标准所定义，HSE和H1使用同样的用户层，现场总线信息规范（FMS）在H1中定义了服务接口，现场设备访问代理（FDA）为HSE提供接口。用户层规定功能模块、设备描述（DD）、功能文件（CF）以及系统管理（SM）。HSE网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适当

以太网透明传输协议

以太网透明传输协议 本文介绍以太网透明传输协议内容，让用户了解在串口转以太网协议上如何实现串口数据内容到以太网数据内容转化。 1.以太网透明传输的概念 通信协议是一种分层结构的，根据ISO的7层模型通信协议分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。如果用户想通过卓岚ZLSN模块的以太网透明传输协议实现串口数据和以太网数据的转发，应用模型如图1所示。 图1. 以太网透明传输演示图 所谓以太网网络透明传输协议（简称为“以太网透传”）是指网络协议的应用层数据和串口协议的用户数据完全一致，不存在格式转化问题，形象地比喻为“透明传输”。比如网络数据应用层数据内容为字符“a”，那么串口协议的用户层数据也是“a”，用户电路板收到的数据也是字符“a”。 2.如何使用透明传输协议 那么用户数据是如何从计算机传给用户串口板的呢？这首先需要了解网络协议和串口协议的区别。 1.网络（TCP/IP）协议分为以太网层、IP层、TCP或UDP层、用户数据层。以太网层表示了网络通信介质，例如光纤、无线、有线以太网线。IP层中的关键点是包含了IP地址，IP地址是每个网络设备的地址。TCP或者UDP层的关键点是端口，端口用于区分一个IP地址下的多个应用程序。用户数据层携带用户需要传输的数据。 2.相对而言串口协议，没有IP层和TCP层这两层。 这里有两个问题： 1.串口协议如何弥补网络协议缺失的IP层和TCP层？实际上在ZLSN模块中已经保存了IP层、TCP层的关键点——IP地址和端口。每个ZLSN模块都具有一个可以设定的IP地址，同时也有一个TCP或者UDP的端口，这样计算机就可以通过这个“IP+端口”将网络数据发送给ZLSN模块。同样地ZLSN模块也保存了目的计算机的IP和端口，这样也可以将数据发送给计算机。联网模块内部保存的IP和端口解决了串口协议中没有IP和端口的问题。

Rx3i以太网接口模块之间的通信实例(EGD协议)

Application Note No: H- Rx3i以太网接口模块之间的通信实例（EGD协议）TABLE OF CONTENTS TABLE OF CONTENTS (1) REVISION HISTORY (1) 设备清单 (2) 硬件: (2) 软件: (2) 实验描述 (3) 功能说明： (3) 配置临时IP地址： (3) 配置以太网接口模块 (4) 配置EGD (5) 配置EGD接收和发送 (6) 参考资料: (8) REVISION HISTORY

设备清单 硬件: ?PACSystem RX3i, IC695CPU310 ?IC694ETM001 ?Laptop PC 软件: ?Proficy Machine Edition

实验描述 功能说明： 在本实验中，我们将演示两个Rx3i以太网接口模块之间通信的基本步骤。在应用层，我们采用EGD（Ethernet Global Data）协议，如下图所示。 本实验中采用的以太网接口模块为IC695ETM001（以下简称ETM001）。实验中采用的两台Rx3i PLC，以下简称为PLC 1和PLC 2。 实验主要包括以下步骤： 1.配置临时IP地址 2.配置以太网接口模块 3.配置EGD 4.配置EGD接受和发送 配置临时IP地址： 为了建立同编程器之间的初始通信，首先需要给PLC分配一个临时IP地址。当连接建立以后，实际IP地址可以通过编程器下载到ETM001。本实验中，PC 的IP地址和掩码分别为: 10.0.0.1, 255.255.255.0。 步骤如下：右键单击target名称，选择offline commands，然后选择Set Temporary IP Address。在Set Temporary IP Address对话框中，参照模块上的标识正确的填写MAC Address，并选择适当的临时IP地址。在本实验中，PLC-1的