物品流动中的几种工业现场总线对比分析
工业以太网的增长受益于高性能设备与IT系统集成以及工业物联网的需求。据HMS发布2017年工业网络市场份额报告,工业以太网的增长速度比往年更快,增长率达到了22%。目前,它占全球市场的46%,而去年为38%。在通信领域中,EtherNet/IP和PROFINET是领先者,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。
在实时工业以太网中,EPA、 EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET、Ethernet/IP和SERCOSIII是主要竞争者。在下文,我们将对它们进行简单比较。
Ethernet/IP
2000年3月,由ControlNetInternational和ODVA共同开发,这是一种实现了CIP协议(CommonIndustrialProtocol)的标准化工业以太网解决方案。通过TCP/IP层之上的CIP协议来实现实时性交换,并且支持运行实时应用。此外,它采用生产者/消费者数据交换模式,以提高通信效率。此外,为了获得更好的时钟同步性能,将IEEE15888引入并制定了CIPsync标准。
EPA
EPA是在“863”计划支持下,由浙江大学、中科院自动化所等单位联合制定的用于工厂测量控制系统的实时以太网标准。这项技术通过ISO/IEC8802.3协议栈增加了一个EPA-CSME,用来调度管理数据报文,从而避免冲突并保证实时性传输。此外,它还分割成了多个独立的小型网络区域,每个区域内通信互不干扰,以防止广播风暴发生。
EthernetPowerlink (EPL)
由奥地利BR公司于2001年开发,是一种基于CANopen发展起来的实时以太网解决方案。它使用SCNM机制消除CSMA/CD不确定性的问题,并且按照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、异步时间槽及空闲时间槽,以确保实时数据能够按需传输,同时避免冲突发生。
PROFINET
由PI组织提出的工業乙太網標準,其技術與INTERBUS技術無缝集成,可以實現三種類型的通訊:TCP/IP標準通訊與兩種實時通訊。在這些版本中,PROFINET 提出了對 IEEE802.1D 和 IEEE1588 的實時性擴展,並根據不同實時要求採用不同的實時通道技術提供非實時通道使用TCP/IP進行非實時傳輸,以及兩個Real-Time 通道RT 和 IRT 進行高性能傳輸。
SERCOSIII
SERCOS(Serial Real-Time Communication System)自1989年诞生以来,在1995成为国际标准IEC 61491-26。而SERCOS III 是SERCO斯成熟的一种通信机制,是一款面向高速运动控制应用程序设计的人机接口(I/O)总线。在这个过程中,有许多其他项目也被发展出来,如MODBUS, DeviceNet, Profibus等,但这并不意味着这些项目就没有价值或应用范围,而只是说明当前讨论集中点趋向于上述六大类别中的几个关键成员,因为他们代表了现有最大的用户群体普遍认可和广泛采用的技术平台。
最后,对于需要选择适合自己生产环境最优解的人来说,最重要的是评估自己的具体需求,比如操作速度、高级功能集成程度、成本效益分析等因素,然后根据这些考量点选择最佳匹配产品或服务。这是一个不断变化的情况,而且行业对于新技术接受度越来越高,所以持续关注最新动态也是非常重要的一个方面。
此外,还要考虑到当今世界信息安全已经成为企业不可忽视的问题,因此任何选用的硬件或者软件都应该具备足够强大的安全特性,以保护企业信息资产不受未授权访问或攻击者的威胁。
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最后,不要忘记,在实施新的设备之前,与供应商沟通非常重要,他们可以帮助您理解产品如何满足您的特定需求,并确保成功部署和维护。如果你正处于购买这样的设备阶段,请务必询问关于未来升级路径以及是否存在相容性的问题,这样可以确保长期投资不会因为某些限制而受到影响。