工业总线大师现场总线对比分析解密
工业以太网：实时通信标准的竞争与对比
随着高性能、工厂设备和IT系统集成，以及工业物联网的需求不断增长，工业以太网正成为推动全球市场发展的关键驱动力。根据HMS发布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有率已经从去年的38%提升至46%，增长速度达到了22%。
在这个快速变化的技术环境中，多种不同于传统总线协议的实时通信标准应运而生，如EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK等。它们各自代表了不同的技术路线和设计理念，但都致力于为制造业提供更高效、更可靠的数据交换解决方案。
下面，我们将对这些实时通信标准进行简要比较，以深入了解它们之间的区别和共通之处：
EtherNet/IP
EtherNet/IP是由ControlNetInternational与ODVA共同开发的一项基于TCP/IP协议栈的大型控制网络（DCN）解决方案，它通过CIP（Common Industrial Protocol）实现了非同步消息交换，并支持同步消息交换。这种方法使得它能够满足各种应用场景，从简单参数设置到复杂运动控制。这一标准广泛应用于北美地区，并且由于其灵活性和开放性，被认为是一个未来可能会普及使用的人机界面(HMI)接口。
EPA
EPA（EPA/CSME），是一种用于工业测量和控制系统中的实时以太网标准，由中国高校及企业联合制定。它通过在ISO/IEC8802.3协议基础上增加EPA-CSME来实现实时性的管理。在物理层次上，EPA采用确定性的调度方式来避免冲突，同时也可以支持非确定性的数据传输。这种独特设计使得它适合那些需要严格时间戳保证但又不要求极端低延迟情况下的应用。
EthernetPowerlink (EPL)
EPL是奥地利贝加莱公司开发的一种针对硬件资源受限设备而优化的小型RTOS（Real-Time Operating System）。它利用CANopen作为基础，并引入SCNM机制来消除CSMA/CD带来的不确定性，这样做能够确保即便是在资源紧张的情况下，也能提供稳定的、高效率的数据传输服务。
PROFINET
PROFINET是由PI组织提出的一个基于TCP/IP协议栈的大型控制网络解决方案，它具有三个版本，每个版本都能实现三种类型的通信：TCP/IP标准通讯以及两类实时通讯。在这些版本中，PROFINET提出了对IEEE802.1D和IEEE1588进行扩展技术方案，同时根据不同的实时性要求采用不同的通道技术。此外，它还提供了一些专门为不同类型设备设计过滤器，以提高网络效率并减少干扰信号。
SERCOSIII
SERCOSIII是一种串行高速位流式总线，用於自动化领域中的高速数控系统，它主要用于精密位置控制任务，如机床工具路径规划或机械臂运动轨迹跟踪等。在这方面SERCOSIII因其高速、高可靠性以及易于维护而受到欢迎。不过，由于其物理连接方式不同，与其他基于乙太坊主导信息交互形式相比，其适用范围较窄，但对于特定行业如航空航天或医疗器械来说仍然非常重要。
尽管每个标准都有自己独特之处，但他们共同追求的是一种更加灵活、高效且可靠的地平线上的沟通方式，为现代制造业注入新的生命力，使得生产过程更加智能化。而随着新兴技术如人工智能、大数据分析等逐渐融入到现有的生产体系中，我们预见未来几年内，这些所谓“现场总线”将进一步演变，将变得更加强大，更具创新能力，最终构建起一个全新的智慧制造生态系统。
