工业现场总线的种类解密关键网络连接的对比分析
工业以太网：深度解析关键技术与应用广度
随着高性能设备集成、工厂IT系统融合以及工业物联网的需求日益增长，工业以太网的发展速度不断加快。根据HMS发布的2017年工业网络市场报告显示，工业以太网占全球市场份额达到了46%，比去年增长了22%。在通信领域，EtherNet/IP和PROFINET是领先者，其中PROFINET主导中欧市场，而EtherNet/IP则在北美占据领导地位。
实时性至关重要的场景中，如EPA、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET、Ethernet/IP和SERCOSIII等竞争对手展开角逐。下面，我们将对这些技术进行深入比较。
EtherNet/IP
EtherNet/IP由ControlNetInternational与ODVA共同于2000年3月推出，是一项针对Industrial Automation Industry（IA）标准化努力的一部分。这项技术通过在TCP/IP协议栈上增加CIP协议来实现实时数据交换，并支持运行实时应用程序。它结合了生产者/消费者的数据交换模式，以提高通信效率。此外，为了优化时钟同步性能，ODVA引入IEEE1588标准并制定了CIPsync规范，以增强Ethernet/IP的时间同步能力。
EPA
EPA是在“863”计划支持下，由中国多所高校及企业联合开发，是用于工业测量和控制系统中的实时以太网标准。EPA实现实时性的方法是基于ISO/IEC8802.3协议扩展DLE层和DLS-User层，并引入EPA-CSME机制，对非即时数据使用CSMA/CD调度策略，而对于即使数据采用确定性调度方式避免冲突。此外，每个微网段都被独立隔离，从而有效防止广播风暴发生。
EthernetPowerlink (EPL)
EPL由奥地利BR公司于2001年推出，并于2003年获得EPSGCEthernetPowerlink组织正式认证。这项技术通过CANopen基础之上扩展TCP/IP协议栈并引入SCNM机制来消除CSMA/CD不确定性。在一个固定的周期内，将网络分为三个时间槽：同步时间槽用于严格要求即时传输；异步时间槽适用于较不紧迫任务；空闲时间槽留作备用或恢复用途，这样确保了即刻传输无需担忧碰撞的问题。
PROFINET
PROFINET是PI组织提出的另一款Industrial Ethernet标准，它允许不同类型的通信，比如TCP/IP非即视通讯，以及两种不同的即视通讯方案——RT通道（软即视）和IRT通道（硬即视）。这两种通道分别适用于工厂自动化领域中的过程循环、高性能传输等场景。而且，它还提供了两个组网方式：PROFINET IO 和 PROFINET CBA，以满足不同应用需求。
SERCOSIII
SERCOS III 是一种串行实时通信系统，其历史可以追溯到1989年的诞生，并在1995成为国际标准IEC61491-2:1995。经过三代发展，最终形成SERCOS III，该技术已成熟，可以直接连接到控制器，无需任何软件转换，使其非常适合需要快速响应、高可靠性的应用环境，如机床自动化控制系统等。
总结来说，这些技术各有特点，但都致力于提升生产效率，加强现场总线互联互通，为智能制造时代提供坚强支撑。不论是在提升产品质量还是缩短生产周期方面，这些现代化解决方案都是不可或缺的一部分。
