ff现场总线的对比分析
工业以太网的增长被推动了高性能、工厂设备和IT系统集成,以及工业物联网的需求。根据HMS发布2017年工业网络市场份额报告,工业以太网现在占全球市场的46%,而去年为38%。在通信中,EtherNet/IP和PROFINET是主要标准,其市场分布不同:PROFINET主要在中欧,而EtherNet/IP在北美占主导地位。
实时工业以太网中的竞争者包括EPA、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET、Ethernet/IP和SERCOSIII。下面简要比较这些技术:
Ethernet/IP
Ethernet/IP是由ControlNetInternational和ODVA共同开发的工业以太网标准,它实现了通过TCP/IP协议栈增加CIP(Common Industrial Protocol)来提供实时数据交换能力。在物理层和数据链路层使用标准以太网技术,在网络层与传输层使用IP协议及TCP/UDP协议进行数据传输。它采用生产者/消费者模式,并且有CIP同步标准提高了时间同步性能。
EPA
EPA是在“863”计划支持下,由中国多所高校及公司联合制定的用于测量控制系统的实时以太网标准。在ISO/IEC8802.3协议基础上增加EPA-CSME机制,对非实时通信采用CSMA/CD方式,而对于实时性要求严格的数据则使用确定性调度方式避免冲突。此外,EPA将控制网络分成了微网段,以减少冲突风险并监控每个报文。
EthernetPowerlink (EPL)
EthernetPowerlink是由奥地利BR公司开发的一个基于CANopen技术扩展到的实时以太网解决方案。它通过引入SCNM(slot communication network management)机制消除了CSMA/CD不确定性的缺点,将网络周期划分为同步时间槽、异步时间槽和空闲时间槽,以确保关键数据在特定时间内得到发送。
PROFINET
PROFINET是一个由PI组织提出的工业以太网标准,它结合了Profibus技术与Interbus技术,可以无缝集成到整个控制系统中。这一标准提供了三种类型通信:TCP/IP非实时通道以及两种不同的RT通道(软硬件结合),以及一个专门用于等待精确同步需求场景下的Irt通道。此外,还有两种组建方式:PROFINET IO 和 PROFINET CBA。
SERCOSIII
SERCOS III 是串行真实时通信系统的一部分,是一种基于IEEE 1588-2008 PTP 协议栈实现精密同步功能,同时也可以作为独立于其他硬件或软件平台之上的独立应用程序运行,这样使得其具有高度灵活性,可以适应各种复杂应用环境,使得其成为当前最先进的一种运动控制解决方案之一。