以太网和工业以太网

OSI参考模型中的数据链路层定义了经过通讯媒介互联的设备之间传输的规范，数据链路的传输方式有以太网、WLAN（无线局域网如Wifi/蓝牙/3G/4G/WiMAx/ZigBee等）、PPP（点对点）、ATM、FDDI、光纤通道、HDMI等，而互联网能够简单理解为数据链路的集合，即以太网、WLAN（无线局域网）、PPP（点对点）、ATM、FDDI、光纤通道、HDMI的集合。

须要指出，通常以太网规范除了设计到数据链路层，还涉及到物理层，即物理接口形态。常见的以太网通信电缆有同轴电缆、双绞线等，各类电缆支持的传输速度也不同，线缆的终端通常压制成水晶头的形态。

前面提到数据链路层定义了经过通讯媒介互联的设备之间传输的规范，所以就涉及到通信拓扑结构：总线型、环形、星形、混合型。从通信介质的使用方法看，网络可分为共享介质型和非共享介质型。共享介质型网络指由多个设备共享一个通讯介质的一种网络，在这种方式下，设备间使用同一个载波信道进行发送和接受，为此基本上采用半双工通讯，通常总线型、环形为共享介质型。数据链路层的传输规范还包括MAC地址转发，环路检测技术等，读者只需知道数据链路层包括介质访问控制层以及逻辑链路控制层便可。

共享型介质网络有两种介质访问控制方式：争取方式和令牌传递方式。争取方式一般令网络中各个站采用先到先得的方式占用信道发送数据，若是多个站同时发送数据帧，则会产生冲突现象，固然有响应的处理机制（如CSMA/CD）来保证一旦冲突发生时会释放信道。令牌传递方式是沿着令牌环发送一种叫作“令牌”的特殊报文，是控制传输的一种方式，只有获取令牌的站才能发送数据。这种方式有两个特色：一是不会产生冲突，而是每一个站都有经过平等循环得到令牌的机会。

以太网连接形式有采用同一根同轴电缆的共享介质性总线链接方式(须要作冲突检查），也有采用独占电缆的方式实现以太网通信（不须要冲突检查）。以太网通信的特色是结构简单、成本低廉、传输速率高（10Mbps,100Mbps,1Gbps到10Gbps）

 现场总线通常只涉及物理层，数据链路层和网络层，如CAN总线，EtherCAT总线。固然对于特定的用途，还在简单的现场总线上衍生了更高层次的总线协议，如CANOpen协议，EtherCAT Cos（403协议）等。

• 工业以太网与普通以太网不同，是在以太网基础上衍生出来的一种，与普通以太网区别在两点：

1.工业以太网的实时性更高（或者说介质访问控制层以及逻辑链路控制层设计得更合理，保证网络的利用率更高）

2.抗干扰能力更强

简单说，工业以太网是现场总线，而以太网不是（或不多用在现场总线）！

• 关于Ethernet 和EtherCAT：

Ethernet是以太网，EtherCAT是实时以太网，后者对前者作了一些改造。

EtherCat是实时总线。
对实时性要求略低能够用profibus profinet cclink之类
再低能够用普通的以太网
对应的层次举例：
实时要求高：传感器的控制器，运动控制器和伺服驱动
通常：PLC到机器人控制器
低： MES到上位机

•  从OSI网络模型的角度来看同，现场总线网络通常只实现了第1层(物理层)、第2层(数据链路层)、第7层(应用层)。由于现场总线一般只包括一个网段，所以不须要第3层(传输层)和第4层(网络层)，也不须要第5层(会话层)第6层(描述层)的做用。

 并列关系是：工业以太网、EtherCAT、Modbus、Profibus、CCLink、CAN、DeviceNet、ControlNet、HART等

• 关于串行、并行、总线，能够参考以下解释：

做者：Eric Leo
连接：https://www.zhihu.com/question/26723720/answer/33980357
来源：知乎
著做权归做者全部，转载请联系做者得到受权。

串行总线和并行总线，属于计算机领域的一个通讯的概念。

串行，简而言之，通常通讯的双方经过两根线就能够实现数据的收发，像咱们电脑中用的RS232等就是标准的串行总线，如今的USB也用的是串行，这种因为数据是串行的，由于一次只能发送一位。

并行，是相对于串行来说，数据传输有多根线，由于一次就能发送多位。

那么问题来了，串行和并行哪一个更快呢？

也许你会以为并行一次能够传多位，确定比串行快。那么你就错了，总线传输的速率，不只取决于一次能发送多少位，并且还取决于你发送一次所用的速度。而并行总线，牵涉到多个数据线的数据同步问题，通常速率很难提升，且总线越长，越易受到干扰。而串行总线则没有这个问题，所以像如今的USB接口的速度能够作到很快。

也许你会问，串行总线和并行总线，在DCS中主要用在什么地方。答案就是你说的DPU与IO模件之间的通讯，通常就是经过串行或并行的总线来进行通讯的。

然而随着技术的进步，现场总线技术的提出，在传统的串行和并行的基础上，国际上的一些大牌工控企业，提出了几个现场总线协议，如西门子的profibus等等。而关于现场总线，有些在物理层，用的也是传统的串行和并行总线，而区别在于传输层与网络层，相比于传统的Modbus具备更加丰富的功能。固然，如今的现场总线，更具优点的就是摒弃这种总线的物理链接，而直接采用以太网链接，即咱们所说的网线链接。而你所讲的工业以太网，就是这样的一种链接形式。

由于如今PC上位机与DCS间通常都是采用工业以太网链接的，而如此DCS与IO模件也采用这种链接，就至关于全系统都采起了工业以太网。

 

首先是总线能够理解为链接设备用于通信的线。在这条线上的通信使用的不一样的通信协议例如 profibus DP （站号来保证总线上各个设备的区分） modbus rtu （站号来保证总线上各个设备的区分） 。直观点就是用线把全部设备都串起来了。

串行和并行是发送数据的不一样方式。串行是一个个发，并行是多个一块儿发。

现场总线简单点能够这么理解，之前只是控制器和模块在总线上，如今好了连现场的仪表均可以连在总线上了。不须要现场的仪表先把测量值变成4-20ma或者0-10v的信号，不须要模拟量采集卡件，直接能够经过总线像读取现场仪表的信息（包括测量值、量程范围等等在内的不少）。现场总线常见的有CAN 和 HART 。

工业以太网这个就是以太网，就是网线（物理介质）。只是和咱们上网用的协议不同而已（介质访问控制层以及逻辑链路控制层）。不过能够理解为和咱们经常使用的以太网是同样的。都是要搭建网络设置IP地址的。

做者：萧任风
连接：https://www.zhihu.com/question/26723720/answer/34132412
来源：知乎
著做权归做者全部，转载请联系做者得到受权。

 

注：半双工是指某一时刻只能进行发或收的通讯方式，全双工是指在某一时刻能够同时进行发送和接收的通讯方式