以太网与工业以太网的区别

以太⽹与⼯业以太⽹的区别
以太⽹产⽣延迟的主要原因是冲突，其原因是它利⽤了CSMA/CD技术。

在传统的共享⽹络中，由于以太⽹中所以的站点，采⽤相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。

为了解决这个问题，以太⽹规定，在⼀个站点访问介质前，必须先监听⽹络上有没有其他站点在同时使⽤该介质。

如果有则必须等待，此时就发⽣了冲突。

为了减少冲突发⽣的⼏率，以太⽹常采⽤1-持续CSMA，⾮持续CSMA，P-持续CSMA的算法2。

由于以太⽹是以办公为⽬标设计的，并不完全符合⼯业环境和标准的要求，将传统的以太⽹⽤于⼯业领域还存在着明显的缺陷。

但其成本⽐⼯业⽹络低，技术透明度⾼，特别是它遵循IEEE802.3协议为各⼚商⼤开了⽅便之门。

以太⽹的缺陷
1、确定性
由于以太⽹的MAC层协议是CSMA/CD，该协议是的⽹络上存在冲突。

对于⼀个⼯业⽹络，如果存在着⼤量的冲突，就必须多次重发数据，使得⽹络间通信的不确定性⼤⼤增加，带来系统控制性能的降低。

2、实时性
在中，在⼀个事件发⽣之后，系统必须在⼀个可以准确预见的时间范围内作出反应。

⽽⼯业上对数据传输的实时性要求⾮常⾼，数据的更新是在数⼗毫秒完成。

⽽以太⽹的CSMA/CD机制，当发⽣冲突时重发数据，可以尝试16次，这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。

⽽设备的掉线，可能会造成重⼤的设备或者⼈⾝安全事故。

3、可靠性
以太⽹是为商业设计的，但应⽤到⼯业现场，⾯对恶劣的⼯况、严重的线间⼲扰，必然降低其可靠性。

所以⼯业⽹络要求具有⾼的可靠性，可恢复性以及可维护性。

的解决机制
1、交换技术
将共享的局域⽹进⾏有效的冲突域划分机制。

各个领域之间⽤交换机连接，减少冲突问题和错误传输。

这样可以尽量避免冲突的发⽣，提⾼系统的确定性。

2、⾼速以太⽹
冲突的发⽣与负载有关，负载越⼤，发⽣冲突的概率越⼤。

提⾼以太⽹的通讯速度，可以有想降低⽹络的负荷。

3、IEEE1588对时机制
IEEE1588定义了⼀个在测量和控制⽹络中，与⽹络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议(PTP)。

此协议并不是排外的，但是特别适合于基于以太⽹的技术，精度可达微秒范围。

它使⽤时间印章来同步本地时间的机制。

即使在⽹络通信时同步控制信号产⽣⼀定的波动时，它所达到的精度仍可满⾜要求。

这使得它尤其适⽤于基于以太⽹的系统。

通过采⽤这种技术，以太⽹TCP/IP协议不需要⼤的改动就可以运⾏于⾼精度的⽹络之中。

在区域总线中它所达到的精度远远超过了现有各种系统。

此外，在企业的各层次中使⽤基于以太⽹TCP/IP协议的⽹络技术有着巨⼤的优势。

OSI参考模型中的数据链路层定义了通过通信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，⽽互联⽹可以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。

需要指出，⼀般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。

常见的以太⽹通讯电缆有同轴电缆、双绞线等，各种电缆⽀持的传输速度也不⼀样，线缆的终端⼀般压制成⽔晶头的形态。

前⾯提到数据链路层定义了通过通信媒介互联的设备之间传输的规范，因此就涉及到通讯拓扑结构：总线型、环形、星形、混合型。

从通讯介质的使⽤⽅法看，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信介质的⼀种⽹络，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信，⼀般总线型、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即可。

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。

争取⽅式通常令⽹络中各个站采⽤先到先得的⽅式占⽤信道发送数据，如果多个站同时发送数据帧，则会产⽣冲突现象，当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做“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。

这种⽅式有两个特点：⼀是不会产⽣冲突，⽽是每个站都有通过平等循环获得令牌的机会。

以太⽹链接形式有采⽤同⼀根同轴电缆的共享介质性总线连接⽅式(需要做冲突检查），也有采⽤独占电缆的⽅式实现以太⽹通讯（不需要冲突检查）。

以太⽹通讯的特点是结构简单、成本低廉、传输速率⾼（10Mbps,100Mbps,1Gbps到10Gbps）
现场总线⼀般只涉及物理层，数据链路层和⽹络层，如CAN总线，EtherCAT总线。

当然对于特定的⽤途，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⼀样，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（或很少⽤在现场总线）！
关于Ethernet 和EtherCAT：
Ethernet是以太⽹，EtherCAT是实时以太⽹，后者对前者做了⼀些改造。

EtherCat是实时总线。

对实时性要求略低可以⽤profibus profinet cclink之类
再低可以⽤普通的以太⽹
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
⼀般：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，现场总线⽹络⼀般只实现了第1层(物理层)、第2层(数据链路层)、第7层(应⽤层)。

因为现场总线通常只包括⼀个⽹段，因此不需要第3层(传输层)和第4层(⽹络层)，也不需要第5层(会话层)第6层(描述层)的作⽤。

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，可以参考如下解释：
作者：Eric Leo
链接：https:///question/26723720/answer/33980357
来源：知乎
著作权归作者所有，转载请联系作者获得授权。

串⾏总线和并⾏总线，属于计算机领域的⼀个通信的概念。

串⾏，简⽽⾔之，⼀般通信的双⽅通过两根线就可以实现数据的收发，像我们电脑中⽤的RS232等就是标准的串⾏总线，现在的USB也⽤的是串⾏，这种由于数据是串⾏的，因为⼀次只能发送⼀位。

并⾏，是相对于串⾏来讲，数据传输有多根线，因为⼀次就能发送多位。

那么问题来了，串⾏和并⾏哪个更快呢？
也许你会觉得并⾏⼀次可以传多位，肯定⽐串⾏快。

那么你就错了，总线传输的速率，不仅取决于⼀次能发送多少位，⽽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，⼀般速率很难提⾼，且总线越长，越易受到⼲扰。

⽽串⾏总线则没有这个问题，因此像现在的USB接⼝的速度可以做到很快。

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模件之间的通信，⼀般就是通过串⾏或并⾏的总线来进⾏通信的。

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具有更加丰富的功能。

当然，现在的现场总线，更具优势的就是摒弃这种总线的物理连接，⽽直接采⽤以太⽹连接，即我们所说的⽹线连接。

⽽你所讲的⼯业以太⽹，就是这样的⼀种连接形式。

因为现在PC上位机与DCS间⼀般都是采⽤⼯业以太⽹连接的，⽽如此DCS与IO模件也采⽤这种连接，就相当于全系统都采取了⼯业以太⽹。

⾸先是总线可以理解为连接设备⽤于通讯的线。

在这条线上的通讯使⽤的不同的通讯协议例如 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）。

直观点就是⽤线把所有设备都串起来了。

串⾏和并⾏是发送数据的不同⽅式。

串⾏是⼀个个发，并⾏是多个⼀起发。

现场总线简单点可以这么理解，以前只是控制器和模块在总线上，现在好了连现场的仪表都可以连在总线上了。

不需要现场的仪表先把测量值变成4-20ma或者0-10v的信号，不需要模拟量采集卡件，直接可以通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很多）。

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）。

只是和我们上⽹⽤的协议不⼀样⽽已（介质访问控制层以及逻辑链路控制层）。

不过可以理解为和我们常⽤的以太⽹是⼀样的。

都是要搭建⽹络设置IP地址的。

作者：萧任风
链接：https:///question/26723720/answer/34132412
来源：知乎
著作权归作者所有，转载请联系作者获得授权。

注：半双⼯是指某⼀时刻只能进⾏发或收的通信⽅式，全双⼯是指在某⼀时刻可以同时进⾏发送和接收的通信⽅式
以太⽹，尤其是⼯业以太⽹近来已成为制造业的热门词汇。

虽然类似，却各有特点，各有优势。

本⽂将介绍以太⽹和⼯业以太⽹，并⽐较⼆者的不同。

何谓以太⽹？
以太⽹最早出现于1970年代，之后按照IEEE 802.3实施了标准化。

以太⽹是指符合IEEE 802.3标准的局域⽹(LAN)产品组，IEEE 802.3是⼀组电⽓与电⼦⼯程师协会(IEEE)标准，⽤于定义有线以太⽹媒体访问控制的物理层和数据链路层。

这些标准也说明⼦配置以太⽹⽹络的规则，以及各种⽹络元件如何彼此协作。

以太⽹⽀持多台计算机通过⼀个⽹络连接，没有它，现代社会采⽤的各种设备之间可能⽆法通信。

以太⽹是⼀种全球化的电线电缆系统标准，这些电线电缆将多台计算机、设备、机器等通过企业的单个⽹络连接在⼀起，以便所有计算机彼此通信。

以太⽹的雏形是⼀条电缆，它⽀持多台设备连接⾄同⼀⽹络。

如今，以太⽹⽹络可根据需要扩展和覆盖新设备。

以太⽹是⽬前全球最受欢迎、使⽤范围最⼴泛的⽹络技术。

⼯业以太⽹的⼯作原理
图1.⼯业设置中需要采⽤这种先进技术，以确保能够正确发送和接收特定的制造数据。

以瓶⼦灌装⼚为例，⼯业以太⽹⾃动化技术⽀持通过⽹络发送灌装数据，以确保按计划完成灌装。

使⽤以太⽹时，数据流被分割成更短的数据块或帧，每个都包含特定的信息，例如数据的源和⽬的地。

要按照需求通过⽹络发送和接收数据，这些数据是不可或缺的。

其他与以太⽹技术相关的术语包括：
介质在现代以太⽹技术中，介质是指双绞线对或光缆，以太⽹设备通过连接它们来提供数据传输路径。

段：单个共享介质。

节点：连接段的设备。

标准以太⽹的数据传输速度在10 Mbps到100 Mbps之间。

千兆以太⽹是IEEE 802.3标准中使⽤的⼀个术语，⽤于表⽰以1 Gbps的速度传输的以太⽹⽹速。

千兆以太⽹最初⼀般⽤于主⼲⽹络传输，以及⾼性能或⾼容量服务器。

但随着时间发展，它逐渐受到桌⾯连接设备和PC的⽀持。

关于以太⽹的其他信息
以太⽹和Wi-Fi是两个不同的概念—以太⽹使⽤线缆来连接计算机和设备，计算机杂志如此表述。

4 ⼏乎提到的所有⽹络或LAN连接都是指以太⽹。

何谓⼯业以太⽹？
⼯业以太⽹如同其名，指的是应⽤于⼯业配置的以太⽹，它们通常需要更稳定可靠的连接器、电缆，以及更⾼的确定性，后者最为重要。

为了获得更⾼的确定性，⼯业以太⽹在使⽤以太⽹时，会使⽤专⽤协议。

⽬前较受欢迎的⼯业以太⽹协议包括：PROFINET®、EtherNet/IP®、EtherCAT®、SERCOS III以及POWERLINK®。

使⽤⼯业以太⽹时，数据传输速率为10 Mbps⾄ 1 Gbps。

5但是，⼯业以太⽹应⽤最常使⽤100 Mbps的速度。

图2.相较于办公以太⽹系统，⼯业以太⽹需要进⾏更多考量。

⼯⼚车间中的制造设备会受到不同温度、振动以及其他潜在的⼲扰噪声的影响。

⼯作原理
⼯业以太⽹协议（例如PROFINET和EtherCAT）会修改标准以太⽹的协议，以确保不但能正确发送和接收特定的制造数据，还能在需要执⾏特定操作时，准时发送和接收数据。

以使⽤⼯业以太⽹⾃动化技术的瓶⼦灌装⼚为例，它能通过⽹络发送灌装数据，以确保按计划完成灌装。

据Real Time Automation公司称，瓶⼦装满时，会通过⽹络发送停⽌灌装命令。

它表⽰，对于办公以太⽹设置，这种消息就不会如此⾄关重要。

⽹页丢失时，⽤户只需要点击刷新按钮就可以了。

但是对于⼯⼚，⼀个⼩问题就可能演变成⼤灾难—公司根本等不及有⼈找到问题，然后⼿动按下按钮。

⽽⼯业以太⽹⾃动化⽹络可以检测灌装过程中的错误，并⾃动停⽌灌装流程，防⽌造成时间、产品和资⾦损失。

以太⽹和⼯业以太⽹之间的其他差别
Real Time Automation公司表⽰，以太⽹⼀般更多地⽤于办公环境，⽽⾮⼯业环境中。

办公以太⽹主要针对基础层次的使⽤，⽽⼯业以太⽹则可能⽤于多种层次，以及任务更加繁重的环境。

⼯业以太⽹更适合⽤于解决⼯⼚噪声问题，满⾜⼯⼚⼯艺需求，应对更加严苛的环境，甚⾄更好地应对⼯⼚内的数据冲突问题。

⼯业以太⽹技术采⽤的线路和连接器也跟传统的不同。

例如，Real Time Automation公司表⽰，⼯业配置中使⽤的连接器并⾮是基本的咬合锁定类型。

因为环境更加严苛，所以需要更加坚固的锁定类型。

重负荷应⽤也经常需要使⽤密封式连接器。

此外，商⽤或办公以太⽹和⼯业以太⽹采⽤的线缆也不同。

⽐起常规的以太⽹电缆，轻型⼯业电缆的护套质量可能更好。

此外，正如所预期的，重负荷电缆的护套及其使⽤的⾦属也能提升品质，让它更加耐⽤。

在定义⼯业以太⽹和以太⽹相区分时，确定性是⼀个重要因素。

标准以太⽹本⾝不具有确定性，7但⼯业环境需要确定性。

它们需要在特定时间发送和接收数据包，且它们需要保证数据每⼀次都成功发送。

这是因为在⼯业配置中，设备之间的数据丢失或数据延迟都会造成灾难性后果—例如，⽣产流程中的重⼤问题。

公司在选择部署哪种类型的以太⽹时，这种实时信息传输通常会起到相当⼤的决定作⽤。

公司需要评估⾃⾝的特定需求，然后确定最适合其组织使⽤的以太⽹解决⽅案。