揭秘工业现场总线大师重要技术的对比分析
在工业自动化领域，高性能的工厂设备与IT系统集成，以及工业物联网的需求不断增长，为工业以太网的发展提供了强劲动力。根据HMS发布的2017年工业网络市场份额报告显示，工业以太网的增长速度比往年更快，占全球市场份额达到了46%，而去年仅为38%。在通信技术中，EtherNet/IP和PROFINET是领先者，其中PROFINET主要在中欧地区，而EtherNet/IP则在北美市场占据主导地位。
紧随其后的是EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK。在实时性要求极高的应用场景中，如EPA、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET、Ethernet/IP和SERCOSIII竞争激烈。下面，我们将对这些技术进行深入对比分析。
Ethernet/IP
Ethernet/IP 是由 ControlNetInternational 和 ODVA（OpenDevicenetVendorsAssociation）共同开发的一个基于 TCP/IP 的 industrial 以太网标准，它于 2000 年 3 月诞生。为了实现实时性，该协议采用了 CIP（Common Industrial Protocol），一个面向对象的协议独立于物理层及数据链路层，从而使得不同供应商提供的设备能够无缝交互。此外，以提高时间同步性能为目的，在 2003 年引入了 IEEE15888，并制定了 CIPsync 标准，使得 Ethernet/IP 在时钟同步方面也有所提升。
EPA
EPA 是一种用于工业测量和控制系统中的实时以太网标准，由浙江大学、中科院自动化所等单位联合制定，是中国国内推广的一种技术。在实现实时性的过程中，EPA 引入了 EPA-CSME（communicationschedulingmanagemententity），该机制支持两种通信调度方式：非实时使用 CSMA/CD 通信机制，而对于需要严格时间保证的事务，则采用确定性调度方式来避免网络冲突。此外，以避免冲突发生，将控制网络分成了多个隔离的小区域，每个区域内通信互不干扰。
EthernetPowerlink
EthernetPowerlink，又称 EPL，是奥地利 BR 公司于 2001 年开发的一种实时以太网解决方案，其后由全球自动化行业领导者成立 EPSGCEthernetPowerlink 标准组织来进一步完善该技术。通过对 TCP/IP 协议栈进行扩展并引入 SCNM（slotcommunicationnetworkmanagement）机制来消除 CSMA/CD 的不确定性，这样可以确保重要数据能够按计划顺序传输，无论是在同步或异步时间槽，都能保证数据传输的一致性和可靠性。
PROFINET
PROFINET 是由 PI 组织提出的一套 industrial 以太网标准，由 PI 与 InterbusClub 联合负责合作开发与相关标准。这套技术既支持 TCP/IP 标准通信，也有两类专门用于高速、高效率传输的大容量通道——RT 和 IRT 通道。在不同的应用场景下选择合适类型即可满足特定的需求。而且由于它提供灵活组态，可以无缝融合 PROFIBUS 技术与 INTERBUS 技术，使得现有的投资回报率最大化，同时也增强了用户体验。
SERCOSIII
SERCOSIII 是一款串行型真实时间通讯系统，它自1989年问世以来经历过三代发展，最终成为国际标准IEC61491-2. SERCOSIII 提供了一系列优点，比如快速响应能力以及低延迟，这使其成为流水线生产、大型机械装配线等高效制造环境中的首选。而且，因为它是一种串行通讯形式，所以对于空间限制较小的地方尤其适用，而且因为只需单根电缆连接，可以大幅减少布线复杂度，有助于降低维护成本。
