随着工业互联网概念的逐步落地,信息传输速率已成为国家工业基础设施的重要参数,如何保证信息数据在通讯中又快又稳定成了业界人士必须面对的问题,如何在有限的带宽中提升传输效率,同时保证数据的可靠性,在技术上还有很大的发展空间。
不同类型的网络中,应用的网络通讯协议是不一样的。虽然这些协议各不相同,各有优缺点,但是所有协议的基本功能或者目的都是一样的,即保证网络上信息能畅通无阻、准确无误地被传输到目的地。
在计算机发展的数十年中,由于信息传输效率在同样材质的电缆上很大程度上取决于使用的通讯协议,取决于对有限带宽的合理利用,这就导致不同的通讯协议将会极大的影响设备间的信息传递效率与可靠性。
Modbus
Modbus是一个工业上常用的通讯协议、一种通讯约定。Modbus协议包括RTU、TCP等。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准,并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有:
1、公开发表并且无版权要求
2、易于部署和维护
3、对供应商来说,修改移动本地的比特或字节没有很多限制
其中MODBUS-RTU最常用,比较简单,在单片机上很容易实现。虽然RTU比较简单,但是看协议资料、手册说得太专业了,起初很多内容都很难理解。
Modbus RTU在物理层常用RS232或者RS485串行通信接口,通信上RS232是三线制,RS485是两线制。由于RS232的电平较高,使用不当容易烧毁电路,现在较常使用RS485通讯。
Modbus TCP使用以太网口连接设备,由于其是运行在TCP/IP开放的报文传输协议,是基于可靠连接的服务,所以相较于Modbus RTU,校验码就不再需要。
TCP/IP现如今已成为信息行业的事实标准:世界上93%的网络都使用TCP/IP,只要在应用层使用Modbus TCP,就可实现工业以太网数据交换;易于与各种系统互连:可用于管理网、实时监控网及现场设备通信;网络实施价格低廉:可全部使用通用网络部件。
Profinet
PROFINET由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,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。
其应用分为几个层次,涵盖现场层的传感器、设备层的普通设备、控制层控制器和操作层监控器,这是其他网络协议做不到的。PROFINET在工厂自动化、过程控制以及轨道交通行业,已经取得较为广泛的应用。
Ethernet IP
EtherNet/IP是由罗克韦尔自动化公司开发的工业以太网通讯协定,可应用在程序控制及其他自动化的应用中,是通用工业协定中的一部分。
EtherNet/IP同时支持CIP的时分的和非时分的消息传输服务。时分的消息交换基于生产者/消费者模型,在这个模型里一个传送者在网络上发送数据并被网络上的多个设备同时接收到。
EtherNet/IP支持下列功能:
1、时分消息交换(用于I/O控制)
2、人机界面
3、设备组态和编程
4、设备和网络诊断
5、与嵌入在设备中的SNMP(简单网络设备管理协议)和网页兼容
对以上功能的支持、提供了互操作性和互替换性决定了EtherNet/IP是一种基于以太网的、面向工业自动化的开放性的网络标准。
在所有网络软件中,除了网络操作系统之外,最重要的莫过于各种各样的网络协议了。网络能有序安全运行的一个很重要原因,就是它遵循一定的规范,就是说,信息在网络中的传递同人在街上行走一样,也要用规则来约束和规范的。网络里的这个规则就是通讯协议。换句话说,通讯协议是网络社会中信息在网络的计算机之间、网络设备之间及其相互之间"通行"的交通规则。
通讯协议也规定信息交流的方式,信息在哪条通道间交流,什么时间交流,交流什么信息,信息怎样交流,这就是网络讯协议的几个基本内容。
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