现场总线技术及其应用揭秘工业现场关键通信网络的对比分析
随着工业物联网(IoT)技术的飞速发展，高性能、工厂设备与IT系统集成的需求不断提升，这推动了工业以太网的迅猛增长。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达到了46%，较上一年增长22%。 EtherNet/IP和PROFINET是目前通信领域中占据主导地位的标准，而EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK紧随其后。
在实时性要求极高的应用中，如EPA(Industrial Ethernet Protocol for Automation)、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET等竞争者展现出强大的实时性能。这些协议通过独特的手段来确保数据传输的准确性和及时性。
EPA作为一种专为工业测量和控制系统设计的实时以太网标准，其实现实时性的方法包括在ISO/IEC8802.3协议基础之上增加了一个EPA-CSME（communicationschedulingmanagemententity），用于对数据报文进行调度管理，并且支持两种通信调度方式：非实时使用CSMA/CD通信机制；而对于有严格时间要求的事务则采用确定性调度方式，以避免网络冲突。
同样，EtherCAT通过对TCP/IP协议栈进行扩展并引入SCNM（slotcommunicationnetworkmanagement）机制来消除CSMA/CD不确定性，从而保证了其高速率和低延迟传输能力。在EtherCAT中，每个周期被分为三个时间槽：同步时间槽用于传输严格需要即时响应的事务；异步时间槽用于处理不是那么急迫的事务；空闲时间槽则留给网络恢复准备下一次周期。
PROFINET作为PI组织提出的另一种重要标准，它提供了三种类型通信模式：TCP/IP标准通道以及两种类型实时通道——RT（软实时）和IRT（Isochronous Real-time）。根据不同的应用场景选择合适通道能够有效提高系统效率与稳定性。
SERCOSIII是一种基于串行接口实现的一系列标准化技术，是国际电工委员会IEC61491-2002所定义的一个行业标准，它自1989年诞生以来一直致力于提供可靠、高效且具有良好兼容性的数据交换解决方案。在SERCOSIII中，多个设备可以通过单一物理介质共享信息，从而大幅降低安装成本并简化维护过程。此外，由于其精确控制能力，使得SERCOSIII非常适合那些需要高精度运动控制或同步操作的地方，如制造业中的机床自动化系统。
