现场总线技术工业园中的信息高速公路
在工业自动化的世界里，现场总线就像一条高速公路，它连接着工厂中的每一个角落，让信息和数据能够迅速、可靠地传递。工业以太网是这条高速公路上的主要交通工具，而几种重要的工业现场总线，如 EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT 和 SERCOS III，则是不同车辆类型，它们各有特色，以适应不同的需求和应用场景。
首先，我们来看看 EtherNet/IP。这是一种2000年诞生的标准，由 ControlNetInternational 和 ODVA 联合开发。它通过在 TCP/IP 层之上增加 CIP 协议（Common Industrial Protocol），实现了实时性。在物理层和数据链路层， EtherNet/IP 采用标准的以太网技术，而网络层和传输层则使用 IP 协议及 TCP/UDP 协议。它采用生产者-消费者模型，即生产者向网络发送标识符明确的数据包，消费者根据需要从网络中接收所需数据，这样提高了通信效率。此外，为了获得更好的时钟同步性能，ODVA 引入 IEEE15888 并制定了 CIPsync 标准。
然后，有 EPA（Industrial Ethernet Architecture）这种专为工业测量和控制系统设计的实时以太网标准。EPA 在 ISO/IEC8802.3 协议基础上增加了 EPA-CSME 实体，对于非实时通信使用 CSMA/CD 模式，而对于实时通信，则采用确定性调度方式避免碰撞。此外，每个微网段内进行独立管理，以防止冲突。
再来说说 EtherPowerlink，也称为 EPL，是由奥地利 BR 公司开发的一种实时以太网解决方案。它基于 CANopen 开发，并在 TCP/IP 上扩展实现了SCNM机制消除CSMA/CD不确定性，使得网络按照固定的周期进行通信，每个周期分为三个时间槽：同步时间槽、异步时间槽及空闲时间槽，从而保证了实时性的传输。
接着，我们还有 PROFINET，这是一个由 PI 组织提出的工业以太网标准，可以无缝集成 PROFIBUS 技术与 INTERBUS 技术。PROFINET 提供三种类型的通信：TCP/IP 标准通道，以及两类实时通道 RT 和 IRT。这使得 PROFINET 能够满足各种应用场景，无论是工厂自动化还是运动控制领域。
最后，还有 SERCOSIII，它作为一种串行实时通信系统自1989年诞生以来已经经历过多次发展成为国际标准 IEc61491-26。在 SERCOSIII 中，不同设备可以通过电缆或光纤相互连接形成复杂的网络结构，使其成为高性能、高可靠性的选择之一用于机床控制等领域。
这些不同的现场总线技术，就像城市里的不同交通工具一样，都有它们各自擅长的地方，但共同点是在于它们都致力于提供快速且可靠的地面运输服务——即使是在最繁忙的大都市中心也能轻松到达目的地。不过，在实际操作中，要选择哪一种最佳方法取决于具体需求，比如是否要求极端低延迟或者是否对成本敏感等因素。在这个全球化时代，大规模智能制造越来越依赖这些现代化工具，因此理解它们如何协同工作变得至关重要。如果你想了解更多关于如何将这些技术融入你的项目中，请继续阅读下一页……
