工业自动化通信技术深度解析
Ethernet(以太网)是一种广泛使用的局域网(LAN)技术,定义了物理层和数据链路层的通信标准(IEEE 802.3)。它负责在设备之间传输原始数据帧,是现代网络通信的基础。
标准 Ethernet 本身不包含应用层协议,仅提供底层的数据传输能力。
EtherNet/IP(Ethernet Industrial Protocol)是由 ODVA(开放设备网络供应商协会)开发的一种工业自动化通信协议。它基于标准 Ethernet 硬件,但在应用层使用了 CIP(Common Industrial Protocol)协议。
这意味着 EtherNet/IP 利用普通以太网的物理和数据链路层,但增加了面向工业控制的语义和功能,如实时 I/O 数据交换、设备配置、诊断等。
| 特性 | Ethernet(标准) | EtherNet/IP |
|---|---|---|
| 协议层级 | 物理层 + 数据链路层(IEEE 802.3) | 在标准 Ethernet 上运行 CIP 应用层协议 |
| 用途 | 通用数据通信(如上网、文件传输) | 工业自动化控制(PLC、传感器、驱动器通信) |
| 实时性 | 无内置实时机制 | 支持隐式报文(实时 I/O)和显式报文(配置/诊断) |
| 硬件要求 | 标准网卡、交换机 | 可使用标准以太网硬件,但推荐工业级设备 |
| 协议开销 | 低(仅 MAC 帧) | 较高(封装 TCP/UDP + CIP) |
EtherNet/IP 的通信方式分为两类:
而标准 Ethernet 本身不区分这些通信类型,需上层协议(如 HTTP、FTP)来定义行为。
关键点总结: EtherNet/IP ≠ Ethernet。前者是“跑在 Ethernet 上的工业协议”,后者是“通信的高速公路”。你可以把 Ethernet 看作道路,EtherNet/IP 是在这条道路上行驶的特定类型的工业车辆。
很多人误以为 “EtherNet/IP = 工业以太网”,其实不然。工业以太网是一类技术的统称(包括 PROFINET、Modbus TCP、EtherCAT、EtherNet/IP 等),而 EtherNet/IP 只是其中一种基于 CIP 协议的实现。