由于其固有的可靠性、性能和互操作性，以太網作為自動化和控制系統的首選通信協議已經滲透到工廠車間。今年，工業以太網的市場份額已經超過了傳統的現場總線協議，這些協議通常需要多個獨立和專有的布線設備。
為了滿足工業環境的需要，工業以太網本質上使用封裝在以太網協議中的特殊工業協議，以確保在需要執行特定操作的時間和地點發送和接收正確的信息。讓我們看看這些協議，并檢查工業以太網網絡與商業以太網LAN環境的區別。
四巨頭
工業通信發生在路由層、控制層和傳感器層，每一層都需要不同級別的實時信息傳輸、碰撞檢測和確定性（基本上是預先確定任意兩個節點之間的路由）。雖然有幾種工業以太網協議支持工廠層的各種通信需求，但有四個主要的參與者值得一提：Modbus TCP/IP、EtherCat、Ethernet/IP和Profinet
Modbus-TCP/IP是第一個引入的工業以太網協議，它本質上是一種傳統的Modbus通信，壓縮在以太網傳輸層協議中，用于在控制設備之間傳輸離散數據。它使用一種簡單的主從式通信，在這種通信中，“從”節點在沒有“主”節點的請求的情況下不會傳輸數據，但它不被視為實時協議。
EtherCAT于2003年推出，是一種工業以太網協議，為自動化系統提供主/從配置的實時通信。EtherCAT的關鍵元素是，所有聯網的從設備都能夠從數據包中提取所需的相關信息，并在數據傳輸到下游時將數據插入幀中，這通常被稱為“動態”通信
以太網/IP最初于2000年發布，是一種廣泛使用的應用層工業以太網協議，由開放設備供應商協會（ODVA）支持，主要由羅克韋爾自動化公司提供。它是唯一完全基于以太網標準并使用標準以太網物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層的工業以太網協議。因為它使用標準以太網交換，所以它可以支持無限數量的節點。但是，它需要有限的范圍來避免延遲和支持實時通信。
另一個大的參與者（主要是由于嵌入了西門子和通用電氣的控制器）是Profinet，這是西門子與Profibus用戶組織的成員公司共同開發的一個應用協議。它實際上是使用集成到設備中的特殊交換機將Profibus I/O控制器通信擴展到以太網。
電纜設備特性
當談到支持這些工業以太網的電纜工廠時，與商業以太網局域網相比有一些關鍵的區別。首先，我們談論的工業以太網的速度遠低于我們在局域網中看到的千兆和更高的帶寬需求——大約100MB/s是工業以太網中常用的速度。這是有意義的，因為在工業網絡中發送控制和自動化信息所需的帶寬只是從YouTube下載視頻所需帶寬的一小部分。
由于工業環境需要能夠經受各種惡劣條件（振動、液體、灰塵、化學品和電磁干擾）的電纜和連接，因此這些組件的結構比辦公室局域網中使用的組件更加堅固。例如，雖然電纜可能只需要5類或5e類性能，但工業電纜通常具有更大的規格（通常為22AWG）以適應更高的溫度、用于隔音的屏蔽結構、用于撓性的絞合導體和用于化學品的特殊護套材料，如聚胺脂，耐油和耐磨性。導體本身甚至可以涂上一層以防腐蝕。與日常局域網電纜相比，這些特性為工業以太網電纜帶來了更高的價格標簽。
工業以太網中使用的連接器也需要更加強壯。雖然加固的RJ45連接器設計用于工業環境，但其具有防塵、防潮和耐化學物質等功能，M12連接器由于其較小的圓形系數和12mm的鎖緊螺紋，即使在受到沖擊和振動時也能保持可靠的連接，因此在工業以太網中的應用更為廣泛。此外，M12連接器通常提供更廣泛的入口保護選項，以承受高壓沖洗和耐腐蝕。
可用于各種機器連接的直連和角度配置，最常見的M12接頭為4針或8針。4針支持大多數工業以太網應用中的100 Mb/s速率，而8針是千兆以太網所必需的，它需要所有四對傳輸線——聽起來很熟悉嗎？在PoE方面，4針M12也只能支持1型PoE，直流電源通過同一對同時傳輸數據，而8針M12是2型及以上所需的。M12到RJ45電纜組件也很常見，在這種情況下，電纜的一端只需連接到存在沖擊和振動的機器上。
本文由上海朗坤翻譯整理，欲了解更多福祿克網絡測試的信息，請致電上海朗坤技術部，獲取更多行業最新資訊。021-52930478