La naturaleza impredecible de la sincronización de Ethernet TCP/IP ha sido un inconveniente para muchos usos de la red industrial, específicamente aquellos con requerimientos estrictos capacidad en tiempo real. Sin embargo, como el costo vs beneficio rendimiento ha mejorado con el tiempo, los usuarios industriales han desarrollado métodos para superar las deficiencias evidentes.
En total, hay actualmente sobre Ethernet Industrial treinta sistemas en uso en todo el mundo, pero los más significativos para el mercado norteamericano son:
Ethernet/IP
Modbus/TCP
EtherCAT ®
Ethernet Powerlink
PROFINET
Todos estos protocolos han sido desarrollados con los desafíos del control en tiempo real en la mente (tiempos de ciclo constante, baja latencia, bajo jitter), específicamente el diseño de medidas preventivas para evitar colisiones de datos, y se acercaron a la solución de diferentes maneras.
La una diferencia aparente en el protocolo TCP/IP Ethernet estándar es la implementación de los módulos adicionales de intercambio de datos de tiempo Real que gestionar la comunicación en tiempo real en lugar o además de TCP/IP/UDP.
Aún así, todos los protocolos siguen soporte Ethernet (IEEE 802.3) física y capas de datos y TCP/IP/UDP, por lo tanto, proporcionar una interfaz a redes de información-nivel estándar.
Protocolos tales como Ethernet/IP y Modbus/TCP parecen ser los más vulnerables cuando se trata de difícil control en tiempo real, porque heredaron todas las características que hacen a Ethernet TCP/IP no determinista. Mientras que el tema CSMA/CD (tiempos de retardo al azar después de arbitraje de bus) pueden suprimir significativamente mediante el uso de switches Ethernet, estos protocolos todavía tienen que lidiar con la inquietud adicional causada por IP y UDP. Sin consideraciones de diseño cuidado, serán cuestionables de difícil control en tiempo real, específicamente para aplicaciones de control de movimiento rápido.
Ethernet Powerlink elude la cuestión CSMA/CD muy elegantemente mediante saltándose las capas de TCP/IP/UDP cuando se trata de la comunicación en tiempo real. Ethernet Powerlink utiliza rebanadas dedicados y altamente determinista el tiempo asignados a cada nodo en la red. El resultado es que sólo un nodo transmite datos al bus durante su rebanada de tiempo dedicado, mientras todos los demás nodos esperan su turno. Este método previene con eficacia cualquier colisión de mensaje y elimina así los tiempos de permanencia al azar. Obviamente, la derivación de TCP/IP/UDP también elimina el jitter IP/UDP.
EtherCAT ®, sin embargo, abordó el problema CSMA/CD por eliminarla completamente en el nivel físico, que, en consecuencia todo, requiere el uso de un hardware dedicado. Mientras un EtherCAT ® Master sistema requiere sólo un regular interfaz de red Ethernet, cada dispositivo esclavo de EtherCAT ® requiere un controlador dedicado. Usos aún EtherCAT ® Ethernet como la capa física, pero los mensajes de Ethernet se pasan de un nodo a nodo (encadenamiento), así eliminando la necesidad de arbitraje de bus por CSMA/CD.
PROFINET, en comparación con todos los otros protocolos introducidos aquí, ha experimentado una transición a través de todos los escenarios descritos anteriormente: Profinet V1 (CBA) utiliza el estándar Ethernet TCP/IP, Profinet V2 (RT) omite las capas de TCP/IP/UDP, mientras Profinet V3 (IRT) utiliza un controlador Ethernet dedicado.