Modbus TCP vs. EtherNet/IP

关于Modbus TCP，我们在介绍Modbus协议时已经详细介绍过，Modbus TCP 的物理层也是以太网。

Modbus TCP/IP 的详细描述及示例说明

控制工程师需要做出许多决策，例如围绕工厂地面的设计和布局、机器的放置、信息和材料的流动。这些决策的目标是提高效率和生产。

为了实现这一目标，他们还必须对正确的工业协议做出明智的选择。在制造业中使用的两种最常见的协议是Modbus TCP和EtherNet/IP。

那么具体选用哪种，也需要进行多方面考虑。下面从以下九个方面来进行介绍。

9个因素

1、供应商支持

在选择Modbus TCP和EtherNet/IP之间时，您应该问的第一个问题可能是：我的网络上还有哪些其他类型的设备？此外，考虑这些设备的制造商。如果您有各种各样的国内外设备，Modbus TCP可能适合您。另一方面，如果您的设备主要是美国制造的，那么EtherNet/IP可能适合您。

Modbus TCP

Modbus是最古老且使用最广泛的协议之一，原因有二。首先，它是一个开放的协议，这导致它在工厂中被广泛采用。许多公司提供Modbus TCP兼容的设备、软件库和工具。换句话说，有大量的供应商可以为您提供支持，帮助您构建和管理工业自动化系统。其次，它是许多旧设备默认的协议。如果您的操作严重依赖旧设备，那么Modbus可能适合您。

EtherNet/IP

EtherNet/IP也是一个开放的协议，特别受Rockwell Automation（Allen-Bradley）制造的设备以及合作伙伴厂商制造的设备的欢迎。您可以为Rockwell Automation PLC、HMI、驱动器和其他自动化组件找到广泛的供应商支持。因此，对于位于北美的工厂来说，Rockwell是最重要的设备供应商，通常选择EtherNet/IP。

2、与现有设备的兼容性

如前所述，Modbus TCP通常是使用各种供应商的设备以及旧设备工厂的选择。另一方面，EtherNet/IP是使用Rockwell Automation设备的北美工厂的理想选择。为了进一步分析与现有设备的兼容性，您应该考虑每种协议的简单性和互操作性。

3、性能

您选择的协议的性能可以通过多个因素来确定，包括您网络上的节点数量、流量量和设备负载。

Modbus TCP

对于大多数工业应用来说，Modbus TCP已经足够好了。然而，因为它在标准以太网上运行，您可以预期在带宽和速度方面会有限制。与其他基于以太网的协议相比，Modbus TCP相形见绌。

EtherNet/IP

如果您需要更快的数据速率和更大的带宽，请选择EtherNet/IP。一些设备供应商提供允许您为关键应用程序优先考虑某些类型的流量的功能，从而增强确定性。EtherNet/IP也非常适合具有更多节点的较大网络。

4、可扩展性

Modbus TCP非常适合小型到中型网络和简单应用程序。尽管易于实施和配置，但随着网络复杂性的增长，性能可能会开始受到影响。EtherNet/IP具有高度的可扩展性，可以处理大型和复杂的工业网络。

Modbus TCP

Modbus TCP提供了无与伦比的简单性，允许工程师无缝配置和实施。然而，当用于较大的网络时，它可能成为限制因素，就管理大量设备和有效解决复杂网络拓扑而言。Modbus TCP支持简单的网络拓扑，如点对点或星型配置，但可能不是高度分布式或冗余网络架构的最理想选择。

EtherNet/IP

EtherNet/IP是一种高度可扩展的工业协议，可以支持复杂网络。在不牺牲性能的情况下，EtherNet/IP可以支持大型和不断扩大的工厂网络。以太网/IP支持各种网络拓扑，包括线路、星型、环型和树形结构，这允许灵活且强大的网络设计。

5、安全特性

Modbus TCP并非以现代安全特性为设计目标，因为它是一个非常古老的协议。如果您的操作需要额外的安全性，您可能需要考虑EtherNet/IP。让我们看看您的工厂可能需要的三个安全特性。

Modbus TCP

• 认证

Modbus TCP在运行时没有任何固有的安全特性，缺乏认证机制。这意味着任何具有网络访问权限的人都可以潜在地发送和接收Modbus TCP消息，而不受限制。

• 加密

Modbus还缺乏加密，这意味着数据可以相对容易地被拦截。与其他更现代的协议相比，Modbus的消息落入错误之手的可能性更高。

• 访问控制

Modbus缺乏访问控制功能，允许连接的设备在没有限制的情况下自由通信。

EtherNet/IP

• 认证

EtherNet/IP认证功能允许设备在建立连接之前验证其他设备的身份。这使得未经授权的设备很难访问您的网络。

• 加密

诸如IPsec（Internet协议安全）或TLS（传输层安全）等机制在传输过程中保护您的数据的机密性。

• 访问控制

EtherNet/IP允许管理员限制特定设备或设备组之间的通信，增强网络安全。

6、成本

为了比较使用Modbus TCP和EtherNet/IP的总体成本，我们将成本分为两类——硬件成本和软件成本。

Modbus TCP

• 硬件成本

有大量支持Modbus TCP的工业设备和设备以有竞争力的价格提供。它还可以在低成本硬件组件上实现，使其成为一个负担得起的选择。

• 软件成本

您不太可能需要购买额外的专有软件组件或许可证。有各种开源和商业软件库可用于在自定义应用程序中实现Modbus TCP，其中许多是负担得起的或免费的。

EtherNet/IP

• 硬件成本

EtherNet/IP是一个更复杂的协议，需要额外的功能和处理能力才能发挥其最大潜力。您可以预期支持EtherNet/IP的设备会更贵，因为它们需要更高端的组件。

• 软件成本

您可能需要购买额外的许可证来使用某些功能和软件组件。事实上，许多自定义应用程序将要求您购买软件开发工具包，这可能会很快变得昂贵。

7、集成的易用性

Modbus TCP以其简单性和易于集成而闻名。它是一个直接的协议，具有简单的消息结构。与Modbus TCP相比，以太网/IP可能更复杂。它具有更复杂的消息结构和用于设备级通信的额外层。

Modbus TCP

许多工业设备和控制器内置了Modbus TCP支持，这简化了集成。Modbus TCP的普及和广泛采用意味着有大量的文档、教程和社区支持可用。

EtherNet/IP

以太网/IP通常需要更多的配置和设置，特别是在实现高级功能如设备级环（DLR）或服务质量（QoS）时。虽然许多供应商为以太网/IP集成提供了软件开发工具包（SDK）和工具。

8、互操作性

在这两种协议之间的选择应该基于您的应用程序的特定要求、现有基础设施以及自动化系统所需的互操作性水平。

Modbus TCP

作为一个开放的协议，Modbus TCP以其高度的互操作性而闻名。许多设备供应商提供Modbus兼容性，这种广泛的采用意味着来自不同供应商的设备可以轻松地相互通信。

EtherNet/IP

EtherNet/IP也提供了出色的互操作性，这是由于其由ODVA正式标准化和认证的结果。符合以太网/IP规范的设备预计将可靠地相互工作，无论制造商是谁。

9、特定应用

应用特定功能指的是为特定类型的工业应用或用例量身定制的能力或功能。

Modbus TCP

• 简单性 Modbus TCP可能是最简单直接的自动化协议。如果您的网络较小并且有基本的通信需求，Modbus可能是一个很好的选择。
• 遗留设备支持 Modbus TCP是任何包含大量遗留设备的网络的理想协议，因为它实际上是为遗留设备而设计的。
• 轻量级开销 由于其简单的结构，Modbus TCP具有最小的消息开销。这对于带宽有限的网络来说非常完美。

EtherNet/IP

• 实时通信 EtherNet/IP通过循环I/O和显式消息支持实时通信。这使其成为在精确快速数据交换至关重要的情况下的理想选择。
• 高级诊断 EtherNet/IP允许用户监控网络健康状况，识别潜在问题，并有效解决故障。
• 运动控制 复杂的自动化系统得益于EtherNet/IP的运动控制功能。使用机械臂、伺服驱动器和运动控制器的系统享有更好的同步运动支持。

两者对比

两者归纳上述九个因素，评分对比如下表所示：

当然，到底选用哪种协议没有明确的答案，因为需要考虑许多因素。例如，如果您有一个小型网络，需求简单，并且有许多旧设备，您可能会选择Modbus TCP。另一方面，如果您的网络需要更现代的安全特性并且有更大的带宽需求，您可能会考虑EtherNet/IP。

参考链接：

1. https://www.gridconnect.com/blogs/news/modbus-tcp-vs-ethernet-ip-an-engineers-decision-making-guide