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主流实时以太网技术比较
主流实时以太网技术的比较
一、各个实时以太网技术概要 summay of different RT-Ethernet tehcnologies
当前,工业实时以太网技术蓬勃发展,市场上出现了众多实时通信技术,本文对其进行了比较,些实时以太网均建立在uS级的循环周期上,而不列入ModBus TCP/IP、Ethernet TCP/IP这些mS级的通信技术,并且也不将非主流的以太网技术列入,纯粹在实时以太网这个领域里进行比较(这里的实时以太网遵循INONA所提出的实时分类级别)
Powerlink多路复用技术
Ethernet Powerlink标准化组织EPSG在2007年宣布放弃对Powerlink所有专利的拥有,从而使得Powerlink技术成为了目前实时以太网技术里第一个也是唯一一个”Open Source Technology”-这意味着加入Powerlink组织的成员均拥有此技术。
1.3 SERCOSIII
通过主从结构的设计来实现数据交换,在一个SERCOSIII的数据中,主站与从站之间的数据包传输M/S同步数据交换与CC直接交叉通信数据以及Safety数据,由Sync同步管理机制来控制各种数据传输方式的进行。
1.4 EtherCAT,采取一种所谓“数据列车”的方式设计,“边传输边处理”的方式按照顺序将数据包发送到各个从节点,然后再回到主站,这样的话,任务的处理将在下一个周期里完成,主节点通常采用PC,而从节点背板间采用LVDS-低压差分驱动信号传输方式,可以达到非常高的数据交换,但是,这同时也意味着从站需要特殊的硬件,ASIC或FPGA,由于EtherCAT有ASIC,其并不主推FPGA方案。
1.5 Ethernet/IP CIP
采用消费者与生产者模式运行整个过程。
Ethernet/IP CIP基于原有的Rockwell AB的DeviceNet,ControlNet的控制和信息协议,采用了在OSI的会话层和表示层的修改,作为一种软件形式的协议,它显然具有较高的数据通过率,适应于大块的数据通信,因此,更适合作为网关和交换设备的应用,其实时性却受到一定的限制,但是,它完全兼容标准以太网,因此,具有很好的到工厂与企业的IT层互联的能力。
二、主要特点比较
下表对主要的实时以太网技术的关键参数进行了比较,罗列如下:
比较项 Ethernet POWERLINK ProfiNet IRT SERCOSIII EtherCAT Ethernet/IP CIP 抖动 1uS 1uS 1uS 1uS 1uS 循环周期 100uS(Max) 1ms 25us 100uS 100uS 传输距离 100m 100m 40m 100m 100m 直接交叉通信 Yes Yes 双绞线/M12 光纤 历史 2001.11 IRT尚未发布 2007 2007 CIP Sync尚未发布 是否需特殊硬件 无特殊硬件需求 Yes/ASIC FPGA Or ASIC Yes:从站 ASIC ASIC 是否需要RTOS No Yes Yes Yes No 开放性 开源技术 需授权 需授权 需授权 需授权 原始技术 CANopen ProfiBus SERCOS CANopen
SERCOS DeviceNet
ControlNet 硬件实现 简单 复杂 复杂 简单 简单 软件实现 简单 简单 复杂 复杂 复杂 始创公司 BR SIEMENS Rexroth Beckhoff Rockwell AB 推广组织 EPSG PNO IGS ETG ODVA 节点安装数 大于600,000 Unvaliable Unvaliable 受限环形) 同步方式 IEEE1588时钟同步 IEEE1588 IEEE1588时钟同步 网络编程 简单 复杂 复杂 复杂 简单 网络关注 I/O,运动控制,Safety 现场总线
运动控制 运动控制 I/O
运动控制,Safety I/O,运动控制,Safety 动态配置 可以 可以 否 否 可以 三、各以太网技术发展历史
实时通信技术的历史渊源将为我们展示各种技术的起源,每项技术都有其继承性,因此,带有其原有的烙印:
3.1.第一个实时以太网-Ethernet Powerlink,在2001年11月,该技术即投入使用,
3.2.SERCOSIII起始于Bosch Rexroth的SERCOS,SERCOS在1996年即推出的一种适用于CNC和机器人领域的现场总线,该公司传统在CNC和Robotics等应用上,因此,其设计基于CNC应用的设备描述文件,更为侧重运动控制,在初始的SERCOS设计里其拓扑仅支持环形网络,并且只用于传输伺服数
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