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工业以太网常见五大协议对比

2016-05-13 11:18
黯影冰风
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  【状态、权利和授权】

  不同的用户组织哪个是合法的?谁拥有这项技术?何种法律关系取决于绑定开发者使用该项技术的授权机制,以下提供了一个就此问题的概览:1、实际性能较量:实际上,比较系统性能是件困难的事情,因为不同系统的特定性能存在差异,Ethernet/IP和PROFINET RT从开始就被排除在外,因为,这些系统仅仅适用于软实时需求而设计,PROFINET IRT由于采用了不同的交换机,这导致了应用架构的复杂性,直接的比较与测量显然不适合,下面的值是建立在公开的计算机制上的:测试场景如下:1、小型机器:一个主站和33个I/O模块(64模拟量和136数字量通道)2、I/O系统,一个主站,12个Ethernet从站带有33个模块(2000个数字量和500个模拟量通道)3、运动控制系统,带有24个伺服轴和1个I/O站,110数字量和30个模拟量。实际上,POWERLINK在大部分应用是较之EtherCAT更快的,EtherCAT仅仅是为低网络负载而优化的,对于重负载系统而言,EtherCAT环境下有着极不相称的循环周期提升,如果用于实现一个分布式架构(例如分布式运动控制),Ether-CAT由于缺乏直接交叉通信而导致巨大的性能降低。一个直接的EtherCAT I/O集成将导致非常低的采样率(I/O系统),由于时间信号必须经过每个I/O从而直接的影响了整个循环周期。Prytz(2008)发布的方法可用于计算EtherCAT的参考,信号通过EtherCAT ASIC的信号延迟也被再次验证。对于POWERLINK,其实际应用产品设置并进行实际测试-这使得它引用的测试数据毋庸置疑。没有测试数据用于SERCOSIII,然而,SERCOSIII可以预期与POWERLINK提供相同等级的实时性,事实上,在很多领域SERCOSIII同样较之EtherCAT更快的系统速度。

  【实现】

  实现成本包括开发费用、License费用和硬件费用,代码可用性(程序或在硬件实现中的VHDL代码)必须在这种情况中予以考虑。主站实现,从站实现:对于EtherCAT,SERCOSIII和PROFINET IRT,实现从站的总线协议需要使用硬件方案ASIC,对于POWERLINK,Ethernet/IP和PROFINET RT基于微处理的软件方案可以使用,对于软件方案而言,协议栈的License费用需要考虑,可能其它额外的费用例如使用更为强大的控制器,对于硬件方案,用户可以使用FPGA或基于ASIC的通信接口,理论上,FPGA也可以被用于软件方案。FPGA是一种集成电路,它允许开发者自主配置他们的硬件。它有逻辑器件构成,即所谓的逻辑单元,一个层级可以用于重新配置电路。所有ASIC可以实现的功能FPGA均可实现。而且,它可以在调试前定制。相较于ASIC,FPGA的一次性开发成本较低,FPGA对于工业以太网方案是一个极具吸引力的技术-因为它成本更低,性能高并具有多种协议支持能力,并且它允许在组件内实现预安装组件功能来集成二级功能(Hub,交换机),当然,用户需要清楚协议的代码容量需求量及相应地逻辑单元的数量,L2功能也对数量有较大的影响。交换机比HUB需要更多的块,而复杂的管理交换则需要更多数量的逻辑单元。POWERLINK是一个较为简单的实时以太网方案,由于POWERLINK网络里仅需要Hub,因此,这个协议仅需要非常小的逻辑块,较小的FPGA,相反,EtherCAT和SERCOSIII,则需要更多的逻辑单元不同实时以太网环境的节点间互联成本对于每个节点间的互联而言,其成本参照硬件的费用,而协议授权的成本尚未计算在内。EtherCAT:这个计算是基于最便宜的EtherCAT ASIC方案,带有2个以太网口(ET1100),EtherCAT基于FPGA的方案成本更高,这个不同很大程度在于同步方案带有实时时钟。SERCOSIII:SERCOSIII的数字是基于典型的FPGA方案来实现的。

  【运行成本】

  运行成本在很大程度上由维护和网络管理成本的费用构成。一些技术例如IP Sync和PROFINET IRT非常复杂并且需要非常大的网络管理成本,并且,使用交换机即需要网络经验,在很多情况下,需要一个本地的网络工程师来调试和维护系统。同步技术的应用在实时通信方案中扮演着关键角色,POWERLINK和SERCOSIII确保了通过主站管理机制下的高同步性及精确性,且极少因干扰而出错。PROFINET IRT & Ethernet/IP CIP Sync依赖于IEEE1588兼容同步机制,这导致了非常复杂的网络管理,尤其是设备必须隔离,因为硬件或软件问题将触发同步错误。

  【安全功能】

  集成安全技术的全球标准,通过高效率的通信,显着地降低了布线成本,缩短了调试时间,实现卓越机器性能。凭借经过认证的安全技术,最大限度地提高生产力,并确保与客户工业以太网解决方案相兼容 

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