主流实时以太网技术的比较

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1、主流实时以太网技术的比较主主主流流流实实实时时时以以以太太太网网网技技技术术术的的的比比比较较较一、各个实时以太网技术概要summayofdifferentRT-Ethernettehcnologies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ModBusTCP/IP、EthernetTCP/IP这些mS级的通

2、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。1.1ProfiNetIRTProfiNet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,ProfiNetRT,ProfiNetIRT,其中ProfiNet/Cba是建立在SoftIP基础上，采用交换机连接方式，由

3、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ProfiNetIRT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，可以达到100个伺服100uS的数据刷新能力，系统抖动为1uS。目前Profinet已经开始大量使用，而ProfiNetIRT尚未正式得到大量使用.1.2EthernetPOWERLINK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

4、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,EthernetPOWERLINK无需专用的芯片，并且可运行在多种OS上。1POWERLINK多路复用技术EthernetPOWERLINK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”OpenSourceTechnology”－这意味着加入Powerlink组织的成员均拥有此

5、技术。1.3SERCOSIII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。1.4EtherCAT，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

6、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。由于采用集束帧的方式，该数据传输方式只能采用环形冗余或星形冗余方式，在拓扑结构上会受到一定的限制，另外，由于其传输是一个循环而处理是一个循环，这就使得它通常需要两个周期才能完成一次交换，其效率较低，通常对于小数据量的系统比较快速，而对大数据量节点数较多时该网络速度反倒较低。21.5Ethernet/IPCIP采用消费者与生产者模式运行整个过程。Ethernet/IPCIP基于原有的RockwellAB的DeviceNet,Con

7、trolNet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：比较项EthernetPOWERLINKProfiNetIRTSERCOSIIIEtherCATEthernet/IPCIP抖动<<1uS1uS<1uS<<1uS<1uS循

8、环周期100uS(Max)1ms25us100uS100uS传输距离100m100m40m100m100m直接交叉通信YesYes介质双绞线/M12/光纤双绞线光纤双绞线/M12光纤历史2001.11IRT尚未发布20072007CIPSync尚未发布是否需特殊硬件无特殊硬件需求Yes/A