网关协议以及网关产品分析

PROFIBUS

PROFIBUS是一个用在自动化技术的现场总线标准，在1987年由德国西门子等十四家公司及五个研究机构所推动，PROFIBUS是程序总线网络（PROcessFIeld BUS）的简称PROFIBUS，传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。它由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification )。其中PROFIBUS －DP应用于现场级，它是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O之间的通讯，总线周期一般小于10ms，使用协议第1、2层和用户接口，确保数据传输的快速和有效进行。；PROFIBUS－PA适用于过程自动化，可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，可应用于本征安全领域；PROFIBUS－FMS用于车间级监控网络，它是令牌结构的实时多主网络，用来完成控制器和智能现场设备之间的通信以及控制器之间的信息交换。主要使用主-从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换

PROFIBUS–DP

Decentralized Periphery。全称PROFIBUS – DP，它具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它与PROFIBUS－PA（Process Automation ）、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同组成了PROFIBUS标准。. DPV0与DP-V1是profibus协议的两个版本，DPV0是profibus协议最基础的，DPV1是比DPV0要高级点的，它包含DPV0的全部。DPV0主要是总线上循环数据交换。而DPV1最主要的特征是具有主站与从站之间的非循环数据交换功能，可以用它来进行参数设置、诊断和报警处理。还具有扩展诊断功能，DP从站通过诊断报文将突发事件（报警信息）传送给主站，主站收到后发送确认报文给从站。从站

收到后只能发送新的报警信息，这样可以防止多次重复发送同一报警报文。状态报文由从站发送给主站，不需要主站确认。

PROFINET

PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。

根据响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通讯方式。

TCP/IP标准通讯

PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。TCP/IP 是IT 领域关于通信协议方面事实上的标准，尽管其响应时间大概在100 ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间就足够了。

实时（RT）通讯

对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，大概需要5－10ms的响应时间。目前，可以使用现场总线技术达到这个响应时间，如PROFIBUS DP。

对于基于TCP/IP的工业以太网技术来说，使用标准通信栈来处理过程数据包，需要很可观的时间，因此，PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer 2）的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，因此，PROFINET获得了等同、甚至超过传统现场总线系统的实时性能。

同步实时（IRT）通讯

在现场级通讯中，对通讯实时性要求最高的是运动控制（Motion Control），PROFINET的同步实时（Isochronous Real-Time, IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。

MODBUS

Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议

ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。

ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个系统，各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。

传输方式

在ModBus系统中有2种传输模式可选择。这2种传输模式与从机PC通信的能力是同等的。选择时应视所用ModBus主机而定，每个ModBus系统只能使用一种模式，不允许2种模式混用。一种模式是ASCII（美国信息交换码），另一种模式是RTU（远程终端设备）。

ASCII可打印字符便于故障检测，而且对于用高级语言（如Fortran）编程的主计算机及主PC很适宜。RTU则适用于机器语言编程的计算机和PC主机。ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验.

EtherNet/IP

EtherNet/IP是由罗克韦尔自动化公司（AB属于罗克韦尔旗下子公司）开发的工业以太网通讯协定，由ODVA（ODVA）管理，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（CIP）中的一部分。

EtherNet/IP名称中的IP是“Industrial Protocol”（工业协议）的简称，和网际协议没有关系。

EtherNet/IP是应用层的协定，将网络上的设备视为许多的“物件”。EtherNet/IP 为通用工业协定为基础而架构，可以存取来自ControlNet及DeviceNet网络上的物件。

EtherNet/IP使用以太网的物理层网络，也架构在TCP/IP的通讯协定上，用微处理器上的软件即可实现，不需特别的ASIC或FPGA。EtherNet/IP可以用在一些可容许偶尔出现少量非决定性的自动化网络。