五个主流以太网技术比较_中_

图 27 交叉通信比较
另一个要考虑的
方面是性能取决于实现细节 , 例如: 任务类 , 在实际使用的
控 制 系统应 用程 序 图2 9 是对 实际 循环 周期 的 比较
对 于 PO W E R L I N K 和 SE R C O S l ll, 直 接 交 叉 通 信 是 一
个即使对于专门从属功能的模块也有效 的功能 , E th e m e川P
独立帧方式将通过增加每个帧的数据容量 一 而这原本就是要 增加并被发送的 况可以不予考虑 总之 , 集束帧在理论上的高性能在这种情
6. 4 实 际周期 时 间
在解决方案中使用的求和框架法 , 数据必须通过每个控
制器两次 如果信号要经过许多节点 , 总传递时间将大幅上
升 , 因为它能让自己的方式 , 组织支持这种所 引用的原始性 能数据解决方案必须进行调整 , 占此效果
线路和以太网口的延迟 , 用于内部到主站的数据传输等 , 然
而 , 一旦信号离开主站 , 在网络线路上的路程和从站内处理 必须考虑在内 系统的前瞻性扩展及可 能的未来需求必须被认真的考
的技 术 , 这些协议 可以被千兆 以太 网硬件所采用 , 相 反 ,
th E e r c A T 需要 A S I C , PRO F I N E T IR T 也需要一些重新设计
将不清楚图 1 3 给出了成员义务比较
图1 3 成员义务 比较
在 E T G 组织里 , 成员资格是免费的 , 而在其它组织 , 成员需要支付费用 , 其年费通常根据合作成员的规模而变化 ,
图 1 用户组织独立性比较
PO W ER LI N K 和 S E R C O S 用 户组织也允许 非成员来开发产 品并投放市场 图1 4 给出了 技术开放度比较
图 24 市面可用产品的 比较
线路
不支持热插
理论到达的循环周期
系统 的性能成 为激 烈辩论的核
心 , 这个问题聚焦在了工业以太网系统的理论循环周期上 , 关于理论的最短循环周期的计算为; 如果一个主站发送一个
图2 1 对热插拔的支持
数据帧给它自己而不经过任何节点 , 这个帧再次回到主站是 在 12 2 微秒后 ( 在单个数据帧以最大以太网数据量下 ) 在理论上 , 它有可能在数据帧的其它部分数据到达时就 处理 , 然而用于校验数据准确性的 C R C 必须在所有数据接 收到后进行确认 , 这不考虑其它因素如 PH Y 造成的延迟 ,
对于基于逻பைடு நூலகம்环技术 (E th e r C A T 和 SERC O S ) 而言 , 网 络拓扑架构限制了热插拔能力 , 热插拔模块仅可以被连接到
菊花链的末端 ( S ER CO s ) , 这将使得应用受到限制
. 7 千 兆 网络就 绪 4
由于 E ther n e叮 I p 和 pO W E R L IN K 是 专 门 的 基 于 软 件 -
的安全风险抵消了其优越的性能
图1 5 代码开源程度 比较
图1 8 给出了电气连接可
靠性 比较
P R O FIN E T : P R O F IB U S 用 户 组 织 (P N O ) 提 供 P R O FIN E T 实现的原始文档 ( P ROF I N E T 运行软件 ) 给其成员 根
据授权协议的第 1. 5 项 , PN O 成员有权使用 5 项专利
确保最小的抖动和极高精度的信号确定性延迟是控制质
量 的关 键 要 素 ( 时钟 偏 差 ) 网络 节 点 必 须尽 可 能 的 同 步
周期 里 进 行刷 新 , 而 对 于低 优先 级数 据则 仅 隔 n 个周 期进 行
刷新
图2 8 是对大数据量传输的比较
各种竞争的网络通过不同的机制来达到这一 目标 , E t he rCA T 使用了分布式时钟 , 而 PO W E R L I N K 则是通过一个简单的同 步信号 (SoC ) 来实现的 图3 0 是对抖动的比较
6 系统的通信 架构
在图 2 6 是对分布与集中控制的比较
图 23 S afe ty 技术的开放度 比较
5 市场上 的产品
基于 E R T EC 技术的 IR T 产品已经在市场上可用 , 然而 ,
D F P 性 能的 介 绍及 新 一代 用 于与 之 连接 的 A S I C 尚未 与现 在
图 26 分布 与集中控 制的比较
P O W E R L IN K : P O W E R L I N K 的主 站和 从站 提供 B S D 开源代码授权 , 包括 叩e n s A F E T Y 均可在 S o u rc e f or g已 e t上 n
获得
图1 8 电气连接可靠性 比较
. 4 灵 活的 线路 拓扑 4
th E e r N e曰P : 协议堆栈可从不同的服务商处购买 , 一个 th E e r c A T 和 s E R c o s 网络通常以逻辑环 方式组织 , 这
图1 9 对拓扑结构支持 的比较
. 5 高可用性 4
仅 Po w ER LI N K 在其规范 中包含有主站和线路 冗余 , 并在实际项 目中实现 , 对于 PR O FI N ET 和 Et h em e叭P , 基于
特定交换机方式下的应用实现是可行的
的 比较 图
图1 6 与现有应用层的兼容性比较
开放源代码的变种由一所大学完成开发
th E e rC A T : 从站 的实现必须购买 A s l C 芯片 , 另外基于 FP G A 实现的 V H D L I P C or e 是必须购买的 , 对于主站方案 ,
个环可以在主站那里实现物理的闭合 , 或在菊花链方式下在 最后一个物理线路上的节点处实现内闭合 th E e 汇A T 提供通
F PG A , FP G A 的 V H D L 代码 可 以从 B E C K H O FF 采购 , 但不
图1 2 技术所有者权利 比较
包 括源代 码
图 巧 给 出了代码 开源 程 度 比较
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S er v o C o n tro l
朔 服摸麟
即住 年7 期
.
图1 7
M C 抗干扰能力比较 E
图 加 是线路冗余
. 2 E M C 易感 性与 传输 可靠 性 4
集束帧协议相较于独立帧更容易受到干扰敏影响 , 如果 一个帧被破坏 , 集束帧协议会丢失整 个循环 图 1 7 给 出了 E M C 抗 干 扰 能 力 比较 由 于 采 用 两个 报 文 , S E R C 0 s lH 相 较于 E t h e 尤A T 在这个项的比较 中有 50% 以上的优势
96u s 必 须添加 到 上面提 到的 5.lu s
图 22 对千兆 以太 网支持的 比较
. 8 安全 4
占主 导地 位 的 Pro i bu f s 已经有 P R O F I s af e 产 品, 对 于
C IP 以 及 oP en SA FE T Y ( 用 于 P O W E R L I N K 和 S E R C O S) 也
6., 直接 交 叉通信
直接 交 叉通 信为 那些 对时 间要 求 非常苛 刻 的应 用提 供 了
的 IR T 方案兼容 ( 由 P ho e n i x 提供的触发芯片 )
市面 可 用产 品的 比较 图
图2 4 是对
一个紧要的收益 一例如高速驱动控制 一 轴可以在高速 同步的
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Se r v o C o n tr o !
则需要通过一个带有扫描器功能的模块实现
. 2 重载数据传输 6
对 于需 要数据 处 理大 量 数据 的应 用 , 通 过 网络 节点 的时
图 2 9 实际循环周期的 比较
间大大影响整个循环时间 , 另一方面 , 数据优先级可使循环 周期降低 支持优先级机制的系统允许高优先级数据在每个
. 5 抖动 6
过特定结合点的支路连接 , 但是 , 整个帧的行程上下与返回
ET G 提供部分源代码样例 , 由于其专利持有人不愿意采用代
码开源机制 , 因此它不能开源 * S ER C O s : S E R C O S 软主站提供一个 L G P L 免费授权 ,
仍然是按照这种逻辑环进行的
图1 9 是对拓扑结构支持的
Et he r CA T
技术组: 非注册的俱乐部 一 这意味着它不是一
个合法实体 , 它是一种协会和私人伙伴间的有效混合体 , 对
于这种组织其法律责任关系并不清楚 有者权利比较 图1 2 给出了 技术所
图 14 技术开放 度比较
由于 SE R C O s l n 和 Et e r h c A T 的通信机制是特殊的 , 其 从站的内在工作机制并未开放 , 用户必须采用 A s I C 芯片或
图 2 0 线路冗余的 比较
. 3 电气连接点 4
一个特殊的 E th e 尤A T 特性使得所有通信可以通过内部 / 0 端子总线进行路由 , 然而 , 由于更容易受到干扰而带来 1
. 6 热插拔 4
PO W ER LI N K Ethem et /I P 和 P R O FI N ET 提 供 了 用户 热
. 阴侧以 目脚曰以口 峨 工业通信
五个主流 以太网技术比较 ( 中 )
E尸 S G 组织成员
C hr i sti a n S eh l eg e l
B h a ga t h Si ng h K a r u n aka r an
A nt on M ei nd l
H u az he n S o ng
St ef a n S e ho ne g g e r
3 状态 . 权 利和授权
不同的用户组织哪个是合法的? 谁拥有这项技术? 何种 法律关系取决于绑定开发者使用该项技术的授权机制 , 以下
提供了一个就此 问题的概览 图 1 给出了 用户组织独立性