现场总线应用揭秘关键工业网络的对比分析
随着工业物联网的快速发展，高性能的工厂设备与IT系统集成需求日益增长，这为工业以太网的普及提供了强劲推动力。根据HMS发布的2017年工业网络市场份额报告显示，工业以太网在全球市场占比已经达到了46%，较上一年提升了22个百分点。
在通信领域，以EtherNet/IP和PROFINET为代表的两大标准占据主导地位，其中PROFINET主要在中欧地区应用，而EtherNet/IP则在北美市场取得显著成就。紧随其后的是EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK等竞争者，它们各自具有不同的优势和特点。
在实时性要求极高的场景下，如EPA、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET、Ethernet/IP以及SERCOSIII是关键竞争者。这些技术不仅要保证数据传输的准确性，还需考虑到实时性的要求，以满足复杂生产流程中的各种控制需求。
以下是对这些技术的一些简要比较：
Ethernet/IP：由ControlNetInternational和ODVA共同开发，是2000年3月推出的工业以太网标准之一。它通过CIP协议实现实时性，并采用生产者/消费者模式提高通信效率。此外，为了增强时间同步性能，ODVA引入IEEE15888并制定了CIPsync标准。
EPA：是在“863”计划支持下，由中国多所高校及企业联合制定的用于工业测量与控制系统的实时以太网标准。在ISO/IEC8802.3协议基础上增加了EPA-CSME机制，为非实时数据使用CSMA/CD通信机制，同时利用确定性调度方式确保实时数据传输无碰撞。此外，通过微网段划分避免冲突产生，并严格监控网络报文减少广播风暴风险。
EthernetPowerlink（EPL）：由奥地利BR公司于2001年开发，是一种基于CANopen开发而来的解决方案。它通过引入SCNM机制消除CSMA/CD不确定性，每个周期均有固定的同步时间槽用于严格要求时间性的数据传输，从而保证了实时性的同时避免网络冲突发生。
PROFINET：由PI组织提出的工业以太网标准，可实现三种类型通信，即TCP/IP标准通讯以及两种不同级别之下的硬件加速型RT通道和IRT通道。这使得PROFINET能够适应不同应用场景中的高性能循环传输需求，以及需要快速响应或精确同步信号变化的情况。
SERCOSIII：作为串行化、高效率且可靠的人机接口，它是SERCOS系列产品中最先进的一代，与其他常见总线相比，其速度更快，对噪声更加耐受，对延迟更加敏感。在现代制造业中，它通常被用来驱动高速运动控制器，如电机驱动器或者激光切割头部等设备，使它们能够迅速且精确地进行操作任务。
