發布日期：2022-07-14 點擊率：124
當前，工業實時以太網技術蓬勃發展，正在取代傳統的現場總線技術(Profibus，CAN，Interbus，Fieldbus，DeviceNet，Modbus)，市場上出現了眾多實時通信技術，下文將對市場上主流的以太網技術進行比較。
工業以太網分類
ProfiNet IRT
ProfiNet提供了三個不同的版本，按照其實現和對應用的實時性支持能力為ProfiNet/Cba,ProfiNet RT,ProfiNet IRT,其中ProfiNet/Cba是建立在Soft IP基礎上，采用交換機連接方式，由于交換機所帶來的時間延遲，因此，無法支持較快的同步速度，ProfiNet并不具備很高的實時性，而RT也無法滿足高速運動控制的需求，而ProfiNet IRT則是設計為更快速的運動控制應用，因此，采用了專用的芯片來實現，這使得其速度得到了大幅度的提高。
目前Profinet已經開始大量使用，而ProfiNet IRT尚未正式得到大量使用.
Ethernet POWERlink
采用輪詢方式，由主站MN和CN構成，系統由SoC開始啟動等時同步傳輸，由主站為每個CN分配固定時間槽，通過這一機制來實現實時數據交換，同時也通過多路復用和節點序列方式來優化網絡的效率，支持標準的Ethernet報文，應用層采用CANopen,Ethernet POWERlink無需專用的芯片，并且可運行在多種OS上。
Powerlink多路復用技術
Ethernet Powerlink標準化組織EPSG在2007年宣布放棄對Powerlink所有專利的擁有，從而使得Powerlink技術成為了目前實時以太網技術里第一個也是唯一一個”Open Source Technology”－這意味著加入Powerlink組織的成員均擁有此技術。
SERCOSIII
通過主從結構的設計來實現數據交換，在一個SERCOSIII的數據中，主站與從站之間的數據包傳輸M/S同步數據交換與CC直接交叉通信數據以及Safety數據，由Sync同步管理機制來控制各種數據傳輸方式的進行。
EtherCAT
采取一種所謂“數據列車”的方式設計，“邊傳輸邊處理”的方式按照順序將數據包發送到各個從節點，然后再回到主站，這樣的話，任務的處理將在下一個周期里完成，主節點通常采用PC，而從節點背板間采用LVDS-低壓差分驅動信號傳輸方式，可以達到非常高的數據交換，但是，這同時也意味著從站需要特殊的硬件，ASIC或FPGA,由于EtherCAT有ASIC，其并不主推FPGA方案。
由于采用集束幀的方式，該數據傳輸方式只能采用環形冗余或星形冗余方式，在拓撲結構上會受到一定的限制，另外，由于其傳輸是一個循環而處理是一個循環，這就使得它通常需要兩個周期才能完成一次交換，其效率較低，通常對于小數據量的系統比較快速，而對大數據量節點數較多時該網絡速度反倒較低。
Ethernet/IP CIP
采用消費者與生產者模式運行整個過程。
Ethernet/IP CIP基于原有的Rockwell AB的DeviceNet,ControlNet的控制和信息協議，采用了在OSI的會話層和表示層的修改，作為一種軟件形式的協議，它顯然具有較高的數據通過率，適應于大塊的數據通信，因此，更適合作為網關和交換設備的應用，其實時性卻受到一定的限制，但是，它完全兼容標準以太網，因此，具有很好的到工廠與企業的IT層互聯的能力。
主要特點比較
下表對主要的實時以太網技術的關鍵參數進行了比較，羅列如下：
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節點安裝現狀與未來發展
當前安裝狀況：
各以太網技術的發展歷史說明其技術的成熟度，據IMS的一份報告顯示，Ethernet TCP/IP的標準以太網安裝節點數最多，這些通常應用于與上位的管理系統的連接，如PLC、IPC與ERP、MRP系統的連接，通過標準以太網，由于數據沒有嚴格的實時性要求，因此，普通的以太網即可使用，而Modbus基礎上升級的Modbus TCP借助傳統的Modbus占據了較大的安裝量，但是，這些通常應用于PC到PLC、伺服的程序下載，與HMI的連接或者儀表層的接口，因此，其應用也非是實時性較高的領域，而Ethernet/IP和ProfiNet都是應用于流程工業領域的，其實時性并不是特別高，一般在5mS～100mS等級，而真正的實時以太網應用則是Ethernet POWERlink, EtherCAT, SERCOSIII, CC-link IE, 其中，Ethernet POWERlink具有最大的節點安裝數，這與Powerlink技術推出較早有較大的關系，也與Powerlink產品在實時性要求較高的數據采樣、運動控制應用有關。
支持廠商
目前EtherCAT由超過1000個支持廠商，而POWERlink則有超過800個支持廠商，在中國POWERlink技術因為其“OpenSource Technology”的原因取得了廣泛認可，而EtherCAT則由于其先行的市場推廣而同樣具有眾多的開發廠商。SERCOS則在傳統的CNC和機器人領域有一定的市場擁護者，ProfiNet由于SIEMENS的強大市場號召力，雖然其推廣目前受到ProfiBus的使用而未進行大規模的實際推廣，但是，依賴于SIEMENS本身產品如S7-1200，S7-300系列帶有ProfiNet接口產品的應用而會快速成長。
未來分析
根據ARC對于未來實時通信的預測，將劃分為兩大方向，一種是由先天的市場占有而引起的市場發展例如：ProfiNet, Ethernet/IP其主流支持廠商具有較強的市場地位，因此，這類總線將在廣泛市場上占據主導，而Ethernet Powerlink、SERCOSIII、EtherCAT則更為偏重于專業市場如智能電網、航空航天、產業機械、醫療等領域各自發揮其專業性。
來自中立機構的預測也顯示這幾種實時以太網技術的未來市場預測，由此可以看出，ProfiNet和Ethernet/IP將占據較大的份額，而Powerlink、EtherCAT、SERCOSIII同樣占據一定的市場份額。
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