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主流实时以太网技术的比较

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发表于 2011-6-20 16:28:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
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 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,正在取代传统的现场总线技术(ProfibusCANInterbusFieldbusDeviceNetModbus),市场上出现了众多实时通信技术,本文对其进行了比较,这些实时以太网均建立在uS级的循环周期上,而不列入ModBus TCP/IPEthernet 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)。
需要申明的是,本文仅提供一个全景式的概览,而非倾向性的描述,旨在客观公正的对各种技术的特点进行分析,以作为互相交流,不作为选择网络技术的参考依据。
 
1.1 ProfiNet IRT
ProfiNet提供了三个不同的版本,按照其实现和对应用的实时性支持能力为ProfiNet/Cba,ProfiNet RT,ProfiNet IRT,其中ProfiNet/Cba是建立在Soft IP基础上,采用交换机连接方式,由于交换机所带来的时间延迟,因此,无法支持较快的同步速度,ProfiNet并不具备很高的实时性,而RT也无法满足高速运动控制的需求,而ProfiNet IRT则是设计为更快速的运动控制应用,因此,采用了专用的芯片来实现,这使得其速度得到了大幅度的提高,系统抖动为1uS
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目前Profinet已经开始大量使用,而ProfiNet IRT尚未正式得到大量使用.
 
1.2 Ethernet POWERLINK
采用轮询方式,由主站MNCN构成,系统由SoC开始启动等时同步传输,由主站为每个CN分配固定时间槽,通过这一机制来实现实时数据交换,同时也通过多路复用和节点序列方式来优化网络的效率,支持标准的Ethernet报文,应用层采用CANopen,Ethernet POWERLINK无需专用的芯片,并且可运行在多种OS上。
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Powerlink多路复用技术
Ethernet Powerlink标准化组织EPSG2007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。
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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,ASICFPGA,由于EtherCATASIC,其并不主推FPGA方案。
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1.5 Ethernet/IP CIP
采用消费者与生产者模式运行整个过程。
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Ethernet/IP CIP基于原有的Rockwell ABDeviceNet,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:
[table]            [tr]            [td=1,2,141]            
比较项

            [/td]            [td=1,2,136]            
Ethernet POWERLINK

            [/td]            [td=1,2,120]            
ProfiNet IRT

            [/td]            [td=1,2,96]            
SERCOSIII

            [/td]            [td=1,2,108]            
EtherCAT

            [/td]            [td=1,2,127]

主流实时以太网技术的比较.doc

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