CAN总线与其他工业现场总线的激烈对决速度与稳定性的终极较量
随着工业物联网的快速发展,高性能的工厂设备与IT系统集成需求日益增长,这为工业以太网的普及提供了强劲推动力。根据最新市场研究报告显示,工业以太网在2017年实现了惊人的22%增长率,其占全球市场份额提升至46%,较去年38%有显著增幅。在通信领域,EtherNet/IP和PROFINET因其卓越性能而占据领先地位,其中PROFINET主导中欧市场,而EtherNet/IP则在北美地区广受欢迎。
EtherCAT、Modbus-TCP和EthernetPOWERLINK紧随其后,以其独特优势赢得了市场认可。在实时性要求极高的应用场景下,如EPA、EtherCAT、EthernetPowerlink、PROFINET、Ethernet/IP和SERCOSIII等技术竞争激烈。以下将对这些关键技术进行深入比较分析。
Ethernet/IP
作为2000年由ControlNetInternational和ODVA共同开发的一项标准,Ethernet/IP通过CIP协议(CommonIndustrialProtocol)确保了实时数据交换和运行。它结合TCP/IP协议栈中的UDP和TCP协议来处理非实时数据以及对时间敏感性的I/O数据。采用生产者/消费者模式提高通信效率,并引入CIPsync标准以优化时钟同步性能。
EPA
EPA是“863”计划支持下的一个用于工业测量控制系统的实时以太网标准,由多所大学及企业联合制定。这一技术通过增加EPA-CSME层次,在物理层上实现确定性调度方式避免冲突,同时微网段分隔策略有效防止广播风暴。此外,基于EPA产品已成功应用于工厂自动化领域。
EthernetPowerlink
EthertnetPowerlink源自奥地利BR公司2001年的开发,并于2003年被EPSGCEthernetPowerlink组织正式规范化。这项技术借鉴CANopen原理,将SCNM机制融入TCP/IP协议栈中,从而消除CSMA/CD不确定性并保证实时传输。在固定的周期内分配三个时间槽,即同步、异步及空闲槽,每种槽位按需使用,以确保网络无冲突且满足不同通信节点的需求。
PROFINET
PROFINET由PI组织提出,是一种兼具非实时通道(使用TCP/IP)与两种硬件RT通道(RT与IRT)的多功能通信解决方案。其中RT适合工厂自动化环境中的过程数据循环传输,而IRT则针对高性能传输需要快速同步,如运动控制领域。此外,它提供两种组网方式:PROFINETIO与PROFINETCBA,为用户提供更多灵活选择。
SERCOSIII
作为串行实时通信系统(Serial Real-Time Communication System),SERCOSIII继承自IEC61491国际标准,是SER科三代产品之一,该系列从1989年代始至今已经经历过多次重大更新,其最新版本——SERCOS III ——致力于提升整体效能并扩展到更广泛的应用范围,使其成为面向未来智能制造环境设计的一流解决方案。