面向工業(yè)自動化應(yīng)用的應(yīng)用層協(xié)議Ethernet/IP是一個面向工業(yè)自動化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議。它建立在標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議之上，利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業(yè)自動化設(shè)備定義了一個應(yīng)用層協(xié)議。Ethernet/IP以特殊的方式將以太網(wǎng)結(jié)點分成預(yù)定義的設(shè)備類型。Ethernet/IP應(yīng)用層協(xié)議是基于控制和信息協(xié)議（CIP）層的，這個協(xié)議曾也用在DeviceNet和ControlNet中。建于這些協(xié)議之上的Ethernet/IP提供了從工業(yè)樓層到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一整套無縫整合系統(tǒng)。

歷史

作為以太網(wǎng)的物理媒質(zhì)，連接辦公室個人電腦、打印機及其它外圍設(shè)備的電纜和接插件負(fù)責(zé)處理一系列的通信協(xié)議，如IP（網(wǎng)際協(xié)議）、TCP（傳輸控制協(xié)議）和許多其它的網(wǎng)絡(luò)信息協(xié)議等。這些協(xié)議和連接件十分適合辦公室環(huán)境。它允許用戶共享文件和打印機，發(fā)送e-mail，在因特網(wǎng)上查找資料以及使用其它辦公室環(huán)境下的通信手段。工廠現(xiàn)場的需求則苛刻得多，并且還要滿足一些特殊要求。在工廠區(qū)域內(nèi)，控制器必須與驅(qū)動系統(tǒng)、工作站和輸入輸出設(shè)備交換數(shù)據(jù)。在普通的操作中，當(dāng)一個任務(wù)正在進行時，軟件會讓用戶等待。但另一方面，工業(yè)數(shù)據(jù)又對時間十分敏感，需要實時通訊。終止機器人焊接或是注滿一個瓶子的操作比起將文件存儲在一個遠程服務(wù)器上或是打開一個網(wǎng)頁來，都需要更精確的計時。

Ethernet/IP是一個專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的應(yīng)用層協(xié)議。已經(jīng)有四個團體加入來發(fā)展和推廣這一公開的工業(yè)自動化以太網(wǎng)應(yīng)用層協(xié)議Ethernet/IP：開放設(shè)備網(wǎng)供應(yīng)商協(xié)會（ODVA）、工業(yè)開放以太網(wǎng)協(xié)會（IOANA）、國際控制網(wǎng)絡(luò)（CI）和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會（IEA）。他們的共同目標(biāo)是向人們展示Ethernet/IP如何提供一個普遍的適合大范圍自動化設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。這些團體正在工作于物理層連通性要求，而這樣的要求正迎合了工廠現(xiàn)場的苛刻需求。

Ethernet/IP使用所有傳統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議，包括傳輸控制協(xié)議（TCP）、網(wǎng)際協(xié)議（IP）和以太網(wǎng)適配器（NICs）的媒體訪問及信令技術(shù)。構(gòu)建于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)意味著Ethernet/IP可以和現(xiàn)在所有的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備透明銜接工作。更重要的是，將Ethernet/IP建立在一個標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)平臺上，保證了前者會隨著后者技術(shù)的發(fā)展而進一步發(fā)展。支持Ethernet/IP的團體正致力于編制一個綜合的穩(wěn)固的標(biāo)準(zhǔn)。Ethernet/IP上的工作正由多個經(jīng)銷商參與，包括定制規(guī)格以及在經(jīng)認(rèn)證的測試實驗室進行全面的綜合測試。

廣泛建立的協(xié)議層

Ethernet/IP由一個在DeviceNet和ControlNet內(nèi)廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)－控制和信息協(xié)議（CIP）構(gòu)建。這個標(biāo)準(zhǔn)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為一個對象集。它定義了訪問、操作和擴展，允許多種截然不同的設(shè)備用一個共同的協(xié)議來訪問。Ethernet/IP是基于廣泛認(rèn)識和普遍執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。

從CIP到Ethernet/IP

控制和信息協(xié)議（CIP）層對于Ethernet/IP的優(yōu)勢是非常多的。提供固定設(shè)備訪問意味著可用一個配置工具從一個訪問點來配置不同網(wǎng)絡(luò)中的CIP設(shè)備，而無需專用軟件。將所有的設(shè)備認(rèn)作對象降低了新設(shè)備入網(wǎng)的培訓(xùn)和開通費用。

Ethernet/IP比起DeviceNet或ControlNet來，減少了響應(yīng)時間，增加了數(shù)據(jù)吞吐量。Ethernet/IP以一個固定的應(yīng)用接口將設(shè)備從總線層連接到控制層以及企業(yè)的層面上。

工廠現(xiàn)場的工業(yè)化連通性傳統(tǒng)的連接設(shè)備在典型的辦公室環(huán)境下向客戶提供數(shù)年的服務(wù)保證。然而，將同樣的銅纜或是光纖連接器暴露于極端條件如灰塵、溫度、濕度、電磁干擾，或是震動環(huán)境，它們的性能和可靠性都會下降。如果每天都暴露在集這幾種元素的部分或全部的極端環(huán)境下，典型的以太網(wǎng)連接（即RJ-45插座和插頭）會被腐蝕、磨損、或被碎片阻塞，最后導(dǎo)致崩潰。最終，用戶須支付價格高昂的維護費用以排除故障和更換配件。

現(xiàn)在安裝一種新的連接器，它被專門設(shè)計用以在惡劣的環(huán)境下構(gòu)建一個堅固的以太網(wǎng)連接－它比先前的連接器更堅韌、更強壯、更具抵御力。這個新接口被普遍認(rèn)為是“工業(yè)連接器”，然而其應(yīng)用卻不僅僅局限于制造業(yè)。這種連接器被設(shè)計用以經(jīng)受最為惡劣工業(yè)環(huán)境的考驗，在濕度、液體、空氣污染、震動及溫度的各種極端條件下，應(yīng)用仍能正常進行。

工業(yè)連接器解決方案已經(jīng)誕生

西蒙公司已開發(fā)出了一種滿足所有TIA和IEC草案標(biāo)準(zhǔn)要求的工業(yè)用RJ-45連接器，并被ODVA組織所認(rèn)可。西蒙工業(yè)MAX插座和插頭能夠提供對極端環(huán)境非常有效的抵御力。

西蒙的工業(yè)解決方案主要以一種密封RJ-45插頭和插座的方式達到IP 67的等級評定。插頭的外部有一個獨特的刺刀式耦合螺母，通過簡單的四分之一圈旋轉(zhuǎn)與插座外殼嚙合。RJ-45插頭和插座滿足增強5類要求，可在現(xiàn)場安裝，并可現(xiàn)場組裝合適長度的跳線。

配對嚙合的形式可阻止?jié)駳饣蚴侵苯咏佑|液體帶來的影響。此外，這種形式又可通過保持插頭對插座的相對位置來抵御震動給插座導(dǎo)體引腳造成的損害。

西蒙工業(yè)MAX設(shè)計中采用了對化學(xué)制品抵御力較強的材料，比傳統(tǒng)的連接器有更大適應(yīng)范圍的操作溫度。連接器的適用溫度從-25°C (-13°F) 到85°C (185°F)。比起標(biāo)準(zhǔn)連接件的操作溫度范圍，西蒙的工業(yè)連接器將整個操作溫度范圍擴展了50％。

最后，對于高EMI環(huán)境，西蒙提供了屏蔽型的（ScTP）工業(yè)連接器。ScTP解決方案主要使用總體屏蔽的雙絞電纜，是需要對EMI進行額外防護以保證數(shù)據(jù)信號完整性的理想選擇。除了屏蔽電纜，連接件同時具有高屏蔽效率和低傳輸阻抗，來保護數(shù)據(jù)信號從水平電纜傳輸至設(shè)備跳線。

安裝上的挑戰(zhàn)

實施安裝Ethernet/IP并非沒有挑戰(zhàn)。一個普遍的問題是缺乏既有IT基礎(chǔ)又了解自動化控制網(wǎng)絡(luò)的受訓(xùn)工程人員。自控隊伍和IT人員必須協(xié)同工作以安裝和實施一個Ethernet/IP系統(tǒng)。合理的網(wǎng)絡(luò)配置是第二個挑戰(zhàn)�，F(xiàn)場自動控制設(shè)施的以太網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)規(guī)劃是十分重要的。詳細(xì)的通道、空間、布線系統(tǒng)、設(shè)備和設(shè)備連接都必須要迎合網(wǎng)絡(luò)操作的需求，還要選擇正確的路由器和交換機。一旦被正確安裝，Ethernet/IP基本不需要維護。

Ethernet/IP有許多競爭對手，包括Modbus/TCP，ProfiNet，HSE Fieldbus和許多其它的專有協(xié)議。工業(yè)現(xiàn)場以太網(wǎng)的反對者通常說以太網(wǎng)不具備自動化應(yīng)用所需的堅韌性。這個論斷在過去是對的，然而智能交換機已經(jīng)解決了這個問題。這種交換機創(chuàng)建離散沖突域，它們提供所有自動化應(yīng)用所需的可靠性。

工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定及其現(xiàn)場實施已經(jīng)離我們不遠了。詳細(xì)內(nèi)容請見http://www.siemon.com/white_papers/03-03-25-ethernet-ip.asp。