主流实时以太网技术的比较

　　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(Profibus，CAN，Interbus，Fieldbus，DeviceNet，Modbus)，市场上出现了众多实时通信技术，下文将对市场上主流的以太网技术进行比较。

　　工业以太网分类

　　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。

　　目前Profinet已经开始大量使用，而ProfiNet IRT尚未正式得到大量使用.

　　Ethernet POWERLINK

　　采用轮询方式，由主站MN和CN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。

　　Powerlink多路复用技术
   
　　Ethernet Powerlink标准化组织EPSG在2007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。

　　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。

　　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，ASIC或FPGA,由于EtherCAT有ASIC，其并不主推FPGA方案。
    
　　由于采用集束帧的方式，该数据传输方式只能采用环形冗余或星形冗余方式，在拓扑结构上会受到一定的限制，另外，由于其传输是一个循环而处理是一个循环，这就使得它通常需要两个周期才能完成一次交换，其效率较低，通常对于小数据量的系统比较快速，而对大数据量节点数较多时该网络速度反倒较低。

　　Ethernet/IP CIP
       
　　采用消费者与生产者模式运行整个过程。
     
　　Ethernet/IP CIP基于原有的Rockwell AB的DeviceNet,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。

　　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：

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　　节点安装现状与未来发展

　　当前安装状况：
       
　　各以太网技术的发展历史说明其技术的成熟度，据IMS的一份报告显示，Ethernet TCP/IP的标准以太网安装节点数最多，这些通常应用于与上位的管理系统的连接，如PLC、IPC与ERP、MRP系统的连接，通过标准以太网，由于数据没有严格的实时性要求，因此，普通的以太网即可使用，而Modbus基础上升级的Modbus TCP借助传统的Modbus占据了较大的安装量，但是，这些通常应用于PC到PLC、伺服的程序下载，与HMI的连接或者仪表层的接口，因此，其应用也非是实时性较高的领域，而Ethernet/IP和ProfiNet都是应用于流程工业领域的，其实时性并不是特别高，一般在5mS～100mS等级，而真正的实时以太网应用则是Ethernet POWERLINK, EtherCAT, SERCOSIII, CC-Link IE, 其中，Ethernet POWERLINK具有最大的节点安装数，这与Powerlink技术推出较早有较大的关系，也与Powerlink产品在实时性要求较高的数据采样、运动控制应用有关。

　　支持厂商

　　目前EtherCAT由超过1000个支持厂商，而POWERLINK则有超过800个支持厂商，在中国POWERLINK技术因为其“OpenSource Technology”的原因取得了广泛认可，而EtherCAT则由于其先行的市场推广而同样具有众多的开发厂商。SERCOS则在传统的CNC和机器人领域有一定的市场拥护者，ProfiNet由于SIEMENS的强大市场号召力，虽然其推广目前受到ProfiBus的使用而未进行大规模的实际推广，但是，依赖于SIEMENS本身产品如S7-1200，S7-300系列带有ProfiNet接口产品的应用而会快速成长。

　　未来分析
 
　　根据ARC对于未来实时通信的预测，将划分为两大方向，一种是由先天的市场占有而引起的市场发展例如：ProfiNet, Ethernet/IP其主流支持厂商具有较强的市场地位，因此，这类总线将在广泛市场上占据主导，而Ethernet Powerlink、SERCOSIII、EtherCAT则更为偏重于专业市场如智能电网、航空航天、产业机械、医疗等领域各自发挥其专业性。

　　来自中立机构的预测也显示这几种实时以太网技术的未来市场预测，由此可以看出，ProfiNet和Ethernet/IP将占据较大的份额，而Powerlink、EtherCAT、SERCOSIII同样占据一定的市场份额。

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