物品流动中的几种工业总线对比分析
工业物联网的兴起和对高性能、工厂设备与IT系统集成的需求促进了工业以太网的发展。据HMS发布的2017年工业网络市场份额报告显示,工业以太网增长速度比往年更快,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是主要竞争者,其中PROFINET主导中欧市场,而EtherNet/IP则在北美占据领导地位。
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是主要参与者。下面将对它们进行简单比较。
Ethernet/IP
Ethernet/IP是在2000年3月由ControlNetInternational和ODVA(OpenDevicenetVendorsAssociation)共同开发的一种工业以太网标准。这一标准实现了实时性通过在TCP/IP层之上增加CIP协议(CommonIndustrialProtocol)。它采用生产者/消费者数据交换模式,并且为了提高时钟同步性能,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业测量和控制系统的实时以太网标准。这一实现方法是在ISO/IEC8802.3协议所规定的数据链路层之上增加了一个EPA-CSME(communicationschedulingmanagemententity),支持非实时通信使用CSMA/CD机制,同时提供确定性调度方式来避免冲突。
EthernetPowerlink (EPL)
EPL是一种由奥地利BR公司于2001年开发出来的实时以太网解决方案。它基于CANopen,并通过SCNM(slotcommunicationnetworkmanagement)机制消除CSMA/CD不确定性,这样保证了实时数据传输,同时杜绝了网络冲突。
PROFINET
PROFINET是一个由PI组织提出的工业以太网标准,可以实现三种类型的通信:TCP/IP标准通信以及两类实时通信。在这些版本中,它提供了一些技术方案来扩展IEEE802.1D和IEEE1588,以及根据不同要求采用不同的通道技术,如软硬结合RT通道及ASIC芯片处理IRT通道,以适应不同应用领域。
SERCOSIII
SERCOS(SerialRealTimeCommunicationSystem)自1989年诞生以来经历过多次更新,最终形成当前SERCOSIII版本。这一系列产品提供串行接口,使得设备能够直接连接到计算机或其他设备,从而减少延迟并提高可靠性。此外,它还包含了一系列安全功能,如加密等,以保护信息传输过程中的安全性。