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主流工业实时以太网比较

一 EtherCAT

以太网控制自动化技术,以以太网为基础的开发架构的现场总线技术。由德国倍福开发。。

特点:高精度设备同步、线缆冗余和功能性安全协议,目前市场份额最多。

工作原理:EtherCAT从站对数据帧的读取、解析、过程数据的提取与插入完全由硬件来实现,这使得数据帧的处理不受CPU的性能、软件的实现方式等影响,时间延迟极小、实时性很高。同时EtherCAT可以达到小于100us的数据刷新周期

优点:1)完全符合以太网标准 2)支持多种拓扑结构 3)广泛的适用性,通以太网控制器的设备都有条件作为EtherCAT主站,比如嵌入式系统、普通的PC机、控制板卡等 4)同步性能好,小于1us 5)无需子网 6)拥有多种应用层协议接口来支持多种工业设备行规:CoE、SOE、EOE、FOE等

缺点:需要支付许可费用 B、需专门的ASIC芯片、从站可购买ASIC。10-20万购买IP core C.需实时操作系统

二 Ethernet/IP

面向工业自动化应用的工业应用层协议。为西蒙公司开发,主要应用层协议为CIP协议

CIPSafety。

特点:1.建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层的协议。实时采用UDP/IP,非实时采用TCP/IP

工作原理:TCP/IP上增加实时数据交换和运行实时应用的CIP协议,采用生产者/消费者数据交换模式,生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。这样数据源只需一次性地把数据传到网上,其它节点有选择地接收数据,这样提高了通信的效率。

优缺点: 1.CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议,不同供应商提供的设备很好的交互

2. 可离散控制可用于过程控制

3. 基于IEEE1588高精度的时钟

三 PROFINET

基于以太网技术的自动化总线标准,现统一由PROFIBUS国际组织维护和推广。应用层协议:Profisafe ProfiNet IRT。

特点:提供完整的网络解决方案,实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。现在分为ProfiNetCBA、ProfiNet I/O和ProfiNet IRT

工作原理:实时通道RT是一种软实时(software real time方案,主要用于工厂自动化领域 中的过程数据高xìng能循环传输、事件控制的信号与报警信号灯

实时通道IRT(IsochronousReal-time)使用了专用的ASIC芯片来对数据帧进行了解析,缩短处理时间

优缺点:1.PROFIBUS技术和INTERBUS技术可以在整个控制系统中无缝地集成

2. 可离散控制可用于过程控制

3. 基于IEEE1588高精度的时钟

四 POWERLINK

CANOpen+Ethernet组合而成。由奥地利B&R贝加莱开发,成立EEPSG(以太网POWERLINK标准化组织)专门进行推广,是开源实时通信技术,类似于Linux系统,为免费开源技术。

特点:鉴于以太网的蓬勃发展和CANOpen在自动化领域的广阔应用基础,融合了这两项技术的优点和缺点。某种意义上POWERLINK就是Ethernet上的CANOpen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。

工作原理:实现实时性的方法是对TCP/IP协议栈进行了实时扩展,引入了SCNM ( slot communication network management,时间槽通信网络管理)机制来消除C SMA/CD的不确定性。SCNM原理是网络按照一个固定的周期进行通信。每个周期分为三个时间槽:同步时间槽、异步时间槽、空闲时间槽

优缺点:1.POWERLINK是一套公开且公共的技术,有一套开源的OPEN POWERLINK的解决方案

2.可在ARM、DSP、FPGA上实现

3. CANOpen兼容性,保证所有的POWERLINK的都能互通

4. 可采用HUB、Switch组网

5. 支撑各种拓扑结构

你认为哪一个将成为未来工业实时以太网市场主导地位?

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