Oförutsägbara natur av Ethernet TCP/IP timing har länge varit en nackdel för många industriella nätverksprogram, speciellt de med stränga realtid kapacitetskrav. Men som den totala kostnaden kontra nytta prestanda har förbättrats över tiden, har industriella användare utvecklat metoder för att övervinna de uppenbara bristerna.
Totalt finns det för närvarande om trettio industriellt Ethernet system i bruk runt om i världen, men de mest betydande för den nordamerikanska marknaden är:
Ethernet/IP
MODBUS/TCP
EtherCAT ®
Ethernet Powerlink
Profinet
Alla dessa protokoll har utvecklats med utmaningarna i realtid kontroll i åtanke (konstant cykeltider, låg latens, lågt jitter), särskilt utformningen av förebyggande åtgärder för att undvika datakollisioner och de närmade sig lösningen på olika sätt.
Den uppenbara skillnaden i standard Ethernet TCP/IP protokollet är genomförandet av ytterligare realtid Data Exchange moduler som hanterar kommunikation i realtid antingen på plats eller på TCP/IP/UDP.
Ändå fortsätter alla protokoll stöd för Ethernet (IEEE 802.3) fysiska och datalager och TCP/IP/UDP, som därmed ger ett gränssnitt till standard information-nivå nätverk.
Protokoll som Ethernet/IP och Modbus/TCP verkar vara de mest sårbara när det gäller hårda realtid kontroll, eftersom de ärvt alla de funktioner som gör Ethernet TCP/IP icke-deterministiska. Medan CSMA/CD frågan (slumpmässig fördröjning gånger efter buss skiljedom) kan dämpas avsevärt med hjälp av Ethernet-switchar, dessa protokoll fortfarande måste ta itu med ytterligare jitter orsakas av UDP och IP. Utan noggrann utformning överväganden, kommer de att ifrågasättas för hårt realtid kontroll, speciellt för fast motion control applications.
Ethernet Powerlink kringgår CSMA/CD frågan mycket elegant genom att kringgå de TCP/IP/UDP lagrarna när det gäller kommunikation i realtid. Ethernet Powerlink använder dedikerade och mycket deterministiska tid segment tilldelas varje nod i nätverket. Resultatet är att endast en nod skickar data till bussen under dess dedikerad tid segment, medan alla andra noder väntar på sin tur. Denna metod förhindrar effektivt eventuella meddelande kollision och därmed eliminerar slumpmässiga uppehållstid. Uppenbart eliminerar kringgående av TCP/IP/UDP också IP/UDP jitter.
EtherCAT ®, kontaktade emellertid CSMA/CD problemet genom att avskaffa det helt och hållet på den fysiska nivån, som alla följaktligen kräver användning av en dedikerad hårdvara. Medan en EtherCAT ® Master system kräver bara en vanlig Ethernet gränssnitt, varje EtherCAT ® slav enhet kräver en dedicerad domänkontrollant. EtherCAT ® fortfarande använder Ethernet som det fysiska lagret, men Ethernet-meddelanden skickas från nod till nod (daisy-chain), vilket eliminerar behovet av buss skiljedom per CSMA/CD.
Profinet, jämfört med alla andra protokoll införs här, har genomgått en övergång genom alla tidigare beskrivna scenarier: Profinet V1 (CBA) använder standard Ethernet TCP/IP, Profinet V2 (RT) kringgår de TCP/IP/UDP lagrarna, medan Profinet V3 (IRT) använder en dedikerad Ethernet controller.