主流实时以太网技术的比较

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 主流实时以太网技术的比较
 
一、各个实时以太网技术概要 summay of different RT-Ethernet tehcnologies
当前，工业实时以太网技术蓬勃发展，正在取代传统的现场总线技术(Profibus，CAN，Interbus，Fieldbus，DeviceNet，Modbus)，市场上出现了众多实时通信技术，本文对其进行了比较，这些实时以太网均建立在uS级的循环周期上，而不列入ModBus TCP/IP、Ethernet TCP/IP这些mS级的通信技术，并且也不将非主流的以太网技术列入，纯粹在实时以太网这个领域里进行比较（这里的实时以太网遵循INONA所提出的实时分类级别）。
需要申明的是，本文仅提供一个全景式的概览，而非倾向性的描述，旨在客观公正的对各种技术的特点进行分析，以作为互相交流，不作为选择网络技术的参考依据。
 
1.1 ProfiNet IRT
ProfiNet提供了三个不同的版本，按照其实现和对应用的实时性支持能力为ProfiNet/Cba,ProfiNet RT,ProfiNet IRT,其中ProfiNet/Cba是建立在Soft IP基础上，采用交换机连接方式，由于交换机所带来的时间延迟，因此，无法支持较快的同步速度，ProfiNet并不具备很高的实时性，而RT也无法满足高速运动控制的需求，而ProfiNet IRT则是设计为更快速的运动控制应用，因此，采用了专用的芯片来实现，这使得其速度得到了大幅度的提高，系统抖动为1uS。
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目前Profinet已经开始大量使用，而ProfiNet IRT尚未正式得到大量使用.
 
1.2 Ethernet POWERLINK
采用轮询方式，由主站MN和CN构成，系统由SoC开始启动等时同步传输，由主站为每个CN分配固定时间槽，通过这一机制来实现实时数据交换，同时也通过多路复用和节点序列方式来优化网络的效率，支持标准的Ethernet报文，应用层采用CANopen,Ethernet POWERLINK无需专用的芯片，并且可运行在多种OS上。
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Powerlink多路复用技术
Ethernet Powerlink标准化组织EPSG在2007年宣布放弃对Powerlink所有专利的拥有，从而使得Powerlink技术成为了目前实时以太网技术里第一个也是唯一一个”Open Source Technology”－这意味着加入Powerlink组织的成员均拥有此技术。
1.3 SERCOSIII
通过主从结构的设计来实现数据交换，在一个SERCOSIII的数据中，主站与从站之间的数据包传输M/S同步数据交换与CC直接交叉通信数据以及Safety数据，由Sync同步管理机制来控制各种数据传输方式的进行。
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1.4 EtherCAT，采取一种所谓“数据列车”的方式设计，“边传输边处理”的方式按照顺序将数据包发送到各个从节点，然后再回到主站，这样的话，任务的处理将在下一个周期里完成，主节点通常采用PC，而从节点背板间采用LVDS-低压差分驱动信号传输方式，可以达到非常高的数据交换，但是，这同时也意味着从站需要特殊的硬件，ASIC或FPGA,由于EtherCAT有ASIC，其并不主推FPGA方案。
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1.5 Ethernet/IP CIP
采用消费者与生产者模式运行整个过程。
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Ethernet/IP CIP基于原有的Rockwell AB的DeviceNet,ControlNet的控制和信息协议，采用了在OSI的会话层和表示层的修改，作为一种软件形式的协议，它显然具有较高的数据通过率，适应于大块的数据通信，因此，更适合作为网关和交换设备的应用，其实时性却受到一定的限制，但是，它完全兼容标准以太网，因此，具有很好的到工厂与企业的IT层互联的能力。
 
二、主要特点比较
 
下表对主要的实时以太网技术的关键参数进行了比较，罗列如下：
[table]            [tr]            [td=1,2,141]            

比较项

            [/td]            [td=1,2,136]            

Ethernet POWERLINK

            [/td]            [td=1,2,120]            

ProfiNet IRT

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SERCOSIII

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EtherCAT

            [/td]            [td=1,2,127]