物品现场总线技术定义与几种重要对比分析
工业以太网的增长受到了高性能、工厂设备和IT系统集成以及工业物联网需求的推动。据HMS发布的2017年工业网络市场份额报告,工业以太网增长速度加快,增长率达到了22%。目前,工业以太网占全球市场的46%,而去年为38%。在通信领域,EtherNet/IP和PROFINET是最主要的两种标准,其中PROFINET主要在中欧地区,而EtherNet/IP则在北美占主导地位。
紧随其后的是 EtherCAT、Modbus-TCP 和 EthernetPOWERLINK。在实时性要求较高的应用中,如EPA(浙江大学等单位联合制定)、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET 和 EtherNet/IP 是主要竞争者之一。下面,我们将对这些技术进行简单比较。
Ethernet/IP
由ControlNetInternational和ODVA共同开发于2000年。
实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了CIP协议(CommonIndustrialProtocol)。
在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术,在网络层和传输层使用IP协议与TCP/UDP协议传输数据。
采用生产者/消费者数据交换模式,以提高通信效率。
支持非实时数据与实时数据共存,并通过CIPsync标准提高了时钟同步精度。
EPA
由浙江大学、中科院自动化所等单位联合制定,是用于工业测量控制系统的实时以太网标准。
实现实时性的方法是在ISO/IEC8802.3协议基础上增加了EPA-CSME机制,对非实时与有确定性调度方式分开处理,以避免冲突。
通过微网段分隔网络区域,每个区域内互不干扰,有助于避免广播风暴。
EthernetPowerlink (EPL)
由奥地利BR公司开发于2001年,由EPSGCEthernetPowerlink组织标准化。
实现实时性的方法是对TCP/IP协议栈进行扩展并引入SCNM机制来消除CSMA/CD不确定性。
使用固定的周期划分时间槽,确保了严格要求下的数据能够及时传输,同时避免了网络冲突。
PROFINET
提供三个版本,可以实现三种类型通信:TCP/IP标准通信及两类实时通道RT和IRT方案
提供对IEEE802.1D和IEEE1588进行扩展技术方案
两个通道分别适用于不同级别响应时间需要
SERCOSIII
成熟版SERCOSIII发展自1989年的串行高速通信系统
包括SERCOSI, SERCOSII, SERCOSIII 三代发展历史
通信机制成熟且可靠
每种现场总线都有其独特之处,它们各自针对不同的应用场景提供解决方案,这些包括但不限于工厂自动化、高性能循环传输、事件控制信号灯报警信号灯,以及运动控制等领域。此外,还有一些其他如MODBUS TCP也被广泛使用,但这里没有提及详细情况。但无论哪一种,都旨在提供一个高效灵活且可靠的人工智能解决方案对于现代制造业至关重要。