在监控和数据采集应用中，大多数工程师已经将以太网协议应用于数据采集与监视控制系统（SCADA）和工厂诊断、测试以及维护，当使用以太网或工业以太网时，他们经常选择TCP/IP和EtherNet/IP协议。工程师和其他部门的人员（包括IT部门）合作，共同完成一个系统。这些结论来自于近期Control Engineering和Reed Research Group对Control Engineering订阅者进行的调查，调查涉及工厂和原始设备生产商（OEM）对以太网和工业以太网的当前使用情况以及未来使用计划。
图1：工厂中以太网协议的用途各种各样，主要的应用是数据采集与监视控制
（SCADA）、诊断、检测和维护。 Pa
tterns of use
对263名定购、推荐和/或购买以太网协议和以太网产品的客户进行邮件和网络调查，19%以上的人既将其应用于工厂又用来满足OEM要求，51%的人只用于工厂内，30%以上的人只用来满足OEM要求。
三分之一的被调查者还没有组建或使用网络跨职能团队。然而，对于那些具有跨职能团队的，通常60%的人员是工程师。包含在跨职能团队中的其他部门的有30%来自于IT部门，28%来自于工厂工程维护部门，20%来自于生产和工厂管理部门。
受调查者被讯问了他们是如何使用或者计划如何使用工业以太网。比较普遍的回答是用于数据采集与监视控制系统（SCADA）（63%）和诊断、测试和维护（49%）。同样在应用领域列表前列的还有连续处理和批量加工（37%），其中连续处理独自占（32%），运动控制和自动设备占（32%），机器控制CNC设备占（31%），物流设备占（31%）。见所有以太网协议使用情况附图。 
图2：以太网协议应用最普遍的场合是监控或者数据采集，和控制层面上。 当问及用户将如何或计划如何使用以太网协议的时候，大多数人（88%）回答说用于监控或数据采集，84%的人用于控制领域，63%的人用于I/O数据传输，60%的人用于生产运营。同时提及的是企业级应用和传感器应用。（详细资料见附图）
已经投运的和计划中的以太网连接包括：网络硬件设备（79%）、PLC硬件设备（78%）和PC机（77%）。对于那79%的网络硬件设备，有84%现在已经联网，16%计划在12个月内联网；对于PLC硬件设备，有80%现在已经联网，20%计划在12个月内联网；对于PC机，有88%现在已经联网，12%准备联网。其他的应用还包括I/O产品和系统（67%）、可编程自动化控制器（PACs 56%）、变频器（49%）和分布/混合式控制系统（39%）。
选择一个协议
受访者选择不同的以太网协议进行工业应用，本次调查也对受访者进行了相关调查。在10个以太网协议中，TCP/IP协议和EtherNet/IP协议高踞排行榜前列，73%的受访者表示会在这两种协议中选择使用，选择Modbus TCP协议的受访者也很多，几乎达到了半数（47%）。
在其余的协议中，23.6%的受访者选择UDP协议，Profinet协议、高速以太网协议（HSE）分别达到20%。使用率在10%附近或低于10%的协议有：达到11.4%的SERCOS Ⅲ、达到10.6%的EtherCAT、达到8%的Ethernet Powerlink和达到4%的FL-net（OPCN-2），其他的选择稍高于7%。（在文章结尾处有各种协议的百分比图）
很多的受访者（88%）已经在工厂中采用了工业以太网，而且几乎所有的人（99%）对它感到满意或非常满意。大约1/3的受访者在2-5年前开始使用工业以太网，大约1/4的受访者在6-10年前就开始使用工业以太网了。14%的受访者已经使用工业以太网超过10年。12%的受访者准备在工厂中采用工业以太网，并且都将在2年内付诸实践。
需求最高的特性
在工业应用领域，速度是工业以太网或者以太网协议的众多特性中需求最高的。94%的受访者陈述道他们需要高速的特性，其中95%认为高速重要、61%认为高速很重要。
其他呼声较高的特性包括：能与现有以太网设备接口的能力（86%）；具有10/100 Base T/TX以太网物理介质（86%）；可购得使用该协议的设备（85%）。在这些特性中，几乎所有（分别是99%、94%、98%）的受访者都认可了这些特性的重要性。
还有一些其他的特性，超过3/4的
受访者也对以太网协议的特性需求上反映了一些其他的重要信息。60%的受访者说他们熟知哪一种协议需要搭配哪一种特性，超过1/4（27%）的受访者说他们对此知识丰富或者说他们是此方面的专家。超过半数（58%）的工业以太网的安装都是由控制工程师、工厂工程师或操作工程师完成的，有21%的工作是由第三方集成商完成的，7%的安装工作由顾问完成。
TCP/IP：不是专业工业网络，却在工业应用中占了主导地位
TCP协议在工业以太网应用中占据了主导地位，有73%的受访者正在使用或准备使用TCP协议。它是最古老的协议，用最基本的Webopedia形式定义为̶
互联网工程工作小组（IETF）认为TCP/IP协议同样是一个占主导地位的协议。互联网工程工作小组是一个由网络设计者、操作者、供应商和研究人员组成的团体，他们为了Internet体系结构的发展和Internet的正常运行而努力。互联网工程工作小组定期更新协议和网络拥塞控制算法，他们可以使互联网稳定运行。IETF的TCP维护和辅助扩展工作组（TCPM WG）继续进行维护（漏洞修补）、用来保证TCP功能的协议和算法的适当改动、发布标准版本、建立TCP路标。这个小组还说将着手解决伪装代码段所带来的连接中断、数据冲突或性能上的问题。IETF中与TCP有关的小组正在对很多论题广泛征求意见，其中还包括TCP的强壮性。浏览更多信息或要发表评论请登陆www.ietf.org/heml.charters/tcpm-charter.html。更多定义请登陆www.webopdia.com 和www.wikipedia.com以及www.controleng.com中Control Engineering的科技百科全书。
IETF
图3：Ethernet/IP 的网络体系结构，和其他CIP 网络一样，遵循开放
式系统互联模型（OSI）。 Ethernet/IP和DeviceNet同属于CIP家族
73%的受访者表示他们正在使用或者计划使用EtherNet/IP协议。EtherNet/IP协议是网络协议家族的一员，它的上层运行着通用工业协议。CIP协议是生产自动化领域内信息和服务的一簇复杂集合，它包括控制、安全、同步、动作、设置和信息。据称它是介质无关的，全世界上百家供应商都提供了对此协议的支持。CIP协议统一了制造性企业的通讯体系结构，并为生产自动化提供了诸多优势：通过一个网络或者使用一个网络作为多重分布式CIP网络的中枢，生产者-消费者服务模式使用户能够实时控制、设置并从智能设备获取数据。它和标准的Internet协议兼容，和如同OPC的用于数据获取和交换的标准工业协议也兼容。与IEEE Ethernet标准的兼容，满足了Ethernet网搭建经济上的考虑，为网络接口速度和灵活的网络体系结构提供了多样的选择，包括铜、光纤、环状光纤和无线。它也对工业级仪表提供了多样的选择，使其能够将IP67等级的连接器（M12达到RJ45）与模组、网络状态显示灯合并，加之设备本身的标示，方便了用户的使用。www.odva.org
ODVA
图4：Modbus是通用的、可升级的、普及的网络物理媒介（Ethernet）
与通用网络标准（TCP/IP）和厂商中立的数据表现形式的结合。 Modbus/TCP广泛应用
48.5%的受访者正在使用或计划使用Modbus/TCP协议。Modbus在1979年时被引入，它是通用的、可升级的、普及的网络物理媒介（Ethernet）与通用网络标准（TCP/IP）和厂商中立的数据表现形式的结合。Ethernet 502端口被分配给Modbus TCP/IP协议。Modbus是介质无关的，在Ethernet上通常使用光纤和主流的无线技术（Wi/Fi、无线电、GPRS和蓝牙）。它为数据的交换提供了一个开放的可存取的网络平台，只要是支持TCP/IP套接字的设备都可以使用
Modbus-IDA
UDP：事务导向的协议
接近四分之一（23.6%）的受访者正在使用或者计划使用UDP。互联网工程工作小组（IETF）说UDP（用户数据报表协议）使互联的分组交换式计算机可以以报表的模式进行通讯。UDP将Internet协议（IP）作为最基本的协议，为应用程序之间的信息交换提供一个方法，这个方法使用了最少的协议机制。此协议是事务导向的，因此并不保证传输和复制的安全性。如果应用案例要求进行数据流的有序、可靠的传输
IETF
图5：HSE适合作为控制中枢，可以支持现场总线的很多特性，
包括复杂逻辑功能和数据密集型过程设备。 高速Ethernet是一条中枢
20%的受访者正在使用或者准备使用高速以太网（HSE）。现场总线基金会描述说，高速以太网（HSE）是关键任务应用场合的核心企业级集成技术。HSE是现场总线基金会的高性能网络，其上运行着Ethernet和TCP/IP协议，是工厂控制中枢的理想选择。以100Mbit/s的速率运行，这个技术是为了设备和系统集成而设计的，具有数据服务器集成技术，例如OPC基金会。它支持现场总线的各种特性，包括标准功能模块、电子设备描述语言（EDDL）以及用于先进过程和离散/混合/批量特定应用的柔性功能块（FFBs）。HSE支持数据密集型过程设备的复杂逻辑功能，并且能够达到企业优化的无缝信息整合。HSE是一个国际标准（IEC 61158），它使来自不同供应商的控制器和网关设备能够协同工作。HSE设备中的柔性功能块（FFBs）可以用例如IEC 61131-3中的编程语言进行描述。HSE技术的设计从底层开始，一直到用于关键任务监控和控制的容错网络以及容错设备。这个小组说道，HSE网络和设备的全部或者一部分可以作为备援，以达到特定应用场合所要求的容错等级。HSE是标准的以太网设备和配线协议。www.fieldbus.org
Fieldbus Foundation 
图6：Profinet 的特点之一是吸收了其他的现场总线，例如DeviceNet、基金
会现场总线和Modbus。 全能的Profinet协议
Profinet的特点之一是吸收了其他的现场总线，例如DeviceNet、基金会现场总线和Modbus。
大约20%的受访者正在使用或者计划使用Profinet。Profinet据Profibus行业组织（PTO）称是“全能的工业以太网”，因为它几乎可以用于所有的自动化应用：离散的、流程、动作、对等网络集成、垂直整合、安全和其他应用。因为Profinet使用标准IEEE802.3以太网，它工作于IEEE802.11无线以太网，支持对无系留设备的控制，例如自动导航车辆。现有的带有Profisafe的无线设备据称能为两种技术提供动力。在动作控制应用中，Profinet可以在1ms内完成对150个轴的运动控制，而时间误差只有1ms，这使其可以用于要求苛刻的领域，如印刷行业。Profinet据称是唯一一种工业以太网——定义了工厂资产管理和制造执行系统要求的其他信息之间的通讯。据称，它通过将现有的Profibus和其他现场总线无缝整合，来保护用户在现有工厂中设备和网络上的投资。除了能和Ethernet、TCP/IP、XML和OPC等工业标准接口，Profinet还是一个受PI
Profibus Trade Organization
图7：Xilink 网站www.xilinx.com 上提供
了使用 SERCOS III 的基于FPGA 的控
制器 SERCOS III精于动作控制
略多于11%的受访者正在使用或者计划使用SERCOS III协议。SERCOS（串行实时通讯系）III工业以太网协议虽然减弱了之前版本对伺服、运动路径、循环和非循环通讯和同步机制的中枢能力，但却给原始的数字动作控制工业网络增加了新的特性。新版本支持现有软件驱动的便捷移植。与早期版本相比，SERCOS III通过使用以太网物理层而不是交换机或者集线器、使用低成本的FPGA通讯控制器、使用Cat5e光缆等方法来减少成本。他支持更高的数据传输速率（100 Mbit/sec，SERCOS II只有16 Mbit/sec），减少最小周期（31
.25ms，SERCOS II只有61.5ms），支持标准以太网框架。新特性包括多重运动控制的同步和通讯；环和线上伺服设备的交叉通讯；具有用于容错的硬件备援，以防通讯环的中断；正在运行的连接和节点的热移除；用于驱动集成安全功能的安全通讯；缩短了的周期时间。非实时标准以太网框架可以并行转换到实时通道。控制器对控制器（C2C）同步和通讯协议用来连接使用SERCOS III的动作控制器。www.sercos.com
SERCOS North America
翻译：辛磊夫
文章编号：070404
发送短信“文章编号+ 评语代码”至13816124995，告诉我们您对此文的意见。
1- 很好，有很高的参考价值
2- 一般，有一定的参考价值
3- 不好，没有参考价值
