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你真的了解工业以太网?

关键词:工业以太网 指数 类型

时间:2020-10-12 13:12:10      来源:网络

工业以太网的使用逐渐广泛,业内人士对于工业以太网也更为熟悉。

工业以太网的使用逐渐广泛,业内人士对于工业以太网也更为熟悉。在往期文章中,小编对工业以太网有过诸多介绍。

目前,被广泛应用的工业以太网标准主要包括以下6个类型:

(1)MODBUSTCP/IP

施耐德电气将以工业以太网为基础的协同自动化解决方案作为发展战略。MODBUS的系统可以很容易地升级到MODBUSTCP/IP。而用户并不需要对原有系统重新投资。在使用MODBUS的串行连接方式,如RS485的情况下,可以提供相应的产品,非常容易地从现有的MODBUS系统更新或升级到MODBUSTCP/IP上。如果是使用了其他的网络,也可以应用相应的gateway(网关)使其集成或升级到以太网系统里。

(2)Ethernet/IP

Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议,是主推ControlNet现场总线的罗克韦尔自动化公司为以太网进入自动化领域所研究创造的以太网工业协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。Ethernet/IP协议由IEEE802.3物理层、数据链路层标准协议和控制与信息协议CIP等3个部分组成。

(3)EthernetPOWERLINK

EthernetPOWERLINK是一项在标准以太网介质上解决工业控制及数据采集领域数据传输实时性的技术。EthernetPOWERLINK拥有Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。

(4)PROFInet

PROFINET由PROFIBUS国际组织推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。PROFINET囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并作为跨供应商的技术完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。

(5)SERCOSIII

Sercos(SerialRealTImeCommunicaTIonSystem,串行实时通信系统)已在工厂自动化应用(适合机械工程和建筑)领域风靡了25年。SercosIII是第三代协议,制定于2003年。这种具有高效性和确定性的通信协议可将Sercos接口的实时数据交换与以太网相融合。SERCOSIII是SERCOS成熟的通信机制和工业以太网相结合的产物,它既具有SERCOS的实时特性,又具有以太网的特性。

(6)EtherCAT

EtherCAT最初由德国倍福自动化有限公司研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。

根据从站设备的实现方式,可将工业以太网分为三个类型:

第一类:采用通用硬件和标准TCP/IP协议。Modbus/TCP、PROFInet/CbA、Ethernet/IP均采用这种方式。使用标准TCP/IP协议和通用以太网控制器,所有的实时数据(如过程数据)和非实时数据(如参数配置数据)均通过TCP/IP协议传输。其优点是成本低廉,实现方便,完全兼容标准以太网。在具体实现中某些产品可能通过更改或优化TCP/IP协议以获得更好的性能,但实时性始终受到底层结构的限制。

第二类:采用通用硬件和定义实时数据传输协议。EthernetPowerlink、PROFInet/RT采用这种方式。采用通用以太网控制器但不使用TCP/IP协议来传输实时数据,而是定义了一种专用的包含实时层的实时数据传输协议,用来传输对实时性要求很高的数据,TCP/IP协议栈可能依然存在,用来传输非实时数据,但是其对以太网的读取受到实时层的限制,以提高实时性能。这种结构的优点是实时性较强,硬件与通用以太网兼容。

第三类:采用专用硬件和自定义实时数据传输协议。EtherCAT、PROFInet/IRT、SERCOS-III采用这种方式。这种方式在第二类的基础上使用专有以太网控制器以进一步优化性能。其优点是实时性强,缺点是成本较高,需使用专有协议芯片、交换机等。

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