Ethernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODVA( Open DevicenetVendors Association共同開發(fā)的工業(yè)以太網(wǎng)標準。

Ethernet/IP在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用標準的以太網(wǎng)技術，在網(wǎng)絡層和傳輸層使用IP協(xié)議和TCP、 UDP協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。UDP是一種非面向連接的協(xié)議，它能夠工作在單播和多播的方式，只提供設備間發(fā)送數(shù)據(jù)報的能力。對于實時性很高的I/O數(shù)據(jù)、運動控制數(shù)據(jù)和功能行安全數(shù)據(jù)，使用UDP/IP協(xié)議來發(fā)送。而TCP是一種可靠的、面向連接的協(xié)議。對于實時性要求不是很高的數(shù)據(jù)(如參數(shù)設置、組態(tài)和診斷等)采用TCP/IP協(xié)議來發(fā)送。 

Ethernet/IP是在CIP這個協(xié)議的控制下實現(xiàn)非實時數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的傳輸。CIP是一個提供工業(yè)設備端到端的面向?qū)ο蟮膮f(xié)議，且獨立于物理層及數(shù)據(jù)鏈路層，這使得不同供應商提供的設備能夠很好的交互。另外，為了獲得更好的時鐘同步性能，2003年ODVA將 IEEE 15888引入Ethernet/IP，并制定了CIPsync標準以提高Ethernet/IP的時鐘同步精度。

EPA是在“863”計劃的支持下，由浙江大學、清華大學、浙江中控技術公司、大連理工大學、中科院自動化所等單位聯(lián)合制定，是用于工業(yè)測量和控制系統(tǒng)的實時以太網(wǎng)標準。

增加EPA-CSME，EPA-C SME用于對數(shù)據(jù)報文的調(diào)度管理，它支持兩種通信調(diào)度方式：非實時的通信使用CSMA/CD通信機制，非實時數(shù)據(jù)直接在DLE層和DLS-Use：之間傳輸，不進行任何緩沖和處理;實時性使用確定性調(diào)度方式，EPA將DLS-User數(shù)據(jù)根據(jù)控制時序和優(yōu)先級大小傳送給DLE，然后經(jīng)過PHY發(fā)送出去，這樣避免了網(wǎng)絡中報文的碰撞。

另外，EPA網(wǎng)絡為了避免沖突的發(fā)生將控制網(wǎng)絡分成了若干個由網(wǎng)橋相互隔離的控制區(qū)域一一微網(wǎng)段。各微網(wǎng)段內(nèi)通信互不干擾。不同微網(wǎng)段的設備的通信需要通過網(wǎng)橋轉發(fā)來實現(xiàn)。這使得網(wǎng)絡中的任何報文都被嚴格的監(jiān)控，從而避免了廣播風暴的產(chǎn)生。

目前，一些公司，比如浙大中控，己經(jīng)開發(fā)了多種產(chǎn)品EPA產(chǎn)品，包括基于EPA的控制系統(tǒng)、基于EPA的變送器、執(zhí)行器、遠程分散控制站、數(shù)據(jù)采集器、現(xiàn)場控制器、無紙記錄儀?；贓PA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)己在工廠得到成功應用。

Ethernet POWERLINK(簡稱EPL)是由奧地利B&R(貝加萊)公司于2001年開發(fā)出來的實時以太網(wǎng)解決方案。2003年，由全球自動化和驅(qū)動行業(yè)的領軍公司成立了EPSG(Ethernet POWERLINK標準化組織)，來標準化和強化POWERLINK技術。

SCNM原理是網(wǎng)絡按照一個固定的周期進行通信。每個周期分為三個時間槽：同步時間槽、異步時間槽、空閑時間槽。實時性要求嚴格的數(shù)據(jù)在同步時間槽中傳輸。時間不苛刻的數(shù)據(jù)在異步時間槽中傳輸。在三種時間槽中又根據(jù)網(wǎng)絡中通信節(jié)點的數(shù)目劃分為不同的子時間槽。這樣保證了實時數(shù)據(jù)的實時性傳輸，又杜絕了網(wǎng)絡沖突的發(fā)生。
 

PROFINET是由PI ( Profibus International)組織提出的工業(yè)以太網(wǎng)標準。從2004年4月開始，PI與Interbus Club ( Interbus總線俱樂部)聯(lián)手，負責合作開發(fā)與制定PROFINET的相關標準。PROFIBUS技術和INTERBUS技術可以在整個控制系統(tǒng)中無縫地集成。

現(xiàn)在PROFINET有三個版本，能夠?qū)崿F(xiàn)3種類型的通信：TCP/IP標準通信和兩類實時通信。在這些版本中，PROFINET提出了對IEEE802.1 D和IEEE1588進行實時性擴展的技術方案，同時，根據(jù)不同的實時性要求采用不同的實時通道技術。

PROFINET提供的標準通道使用TCP/IP協(xié)議來進行非實時通信，用于設備參數(shù)化、組態(tài)和診斷數(shù)據(jù)的傳輸。兩個實時通道：實時通道RT和實時通道IRT。

另外根據(jù)應用對象的不同，PROFINET有兩種組網(wǎng)方式：PROFINETIO和PROFINET CBA。 

SERCOS ( Serial Real Time Communication System，串行實時通信系統(tǒng))在1989年誕生，并在1995年成為國際標準IEC61491 }26}。到目前為止，SERCOS己經(jīng)經(jīng)歷了三代的發(fā)展:SERCOS I, SERCOS II, SERCOS III，其中SERCOSI和SERCOS II統(tǒng)稱為SERCOS 。SERCO S III是SERCOS成熟的通信機制和工業(yè)以太網(wǎng)相結合的產(chǎn)物，它既具有 SERCOS的實時特性，又具有以太網(wǎng)的特性。相對于SERCOS， SERCOS III具有的優(yōu)點有：

RTEX是松下為實現(xiàn)運動控制高速實時性要求獨自開發(fā)的高端總線技術，早于2004年便已經(jīng)被提出了。作為一款為運動控制量身定做的高端實時運動控制總線，RTEX總線經(jīng)過多年打磨，已經(jīng)形成集運動控制器、伺服、步進、遠程IO、變頻器等的整體運動控制系統(tǒng)生態(tài)圈，并以其高速、高精、高抗干擾、高性價比、簡單可靠性、易開發(fā)的特點在各行各業(yè)為用戶創(chuàng)造了巨大的價值。

RTEX主要特點：

EtherCAT是由德國倍福(Beckhoff)公司于2003年提出的實時工業(yè)以太網(wǎng)技術。為了給來自全球的自動化人員和產(chǎn)品供應商提供EtherCAT技術支持，2003年底ETG (EtherCAT Technology Group）組織成立。到目前為止，該組織是全球最大的工業(yè)以太網(wǎng)組織且己擁有2705個會員，而且成員越來越多，由此可以看出EtherCAT技術在工控領 域中的地位和作用將越來越重要。經(jīng)過幾年的發(fā)展，EtherCAT經(jīng)過廣泛的認可，現(xiàn)在它己 經(jīng)進入多種相關的國際標準：IEC61158中Type12; IEC61784的CPF12;在IEC61800中，EtherCAT支持CANopen DS402和SERCO S規(guī)范;在IS015745中，EtherCAT支持DS301。

EtherCAT主要特點：

1.完全符合以太網(wǎng)標準：普通以太網(wǎng)相關的技術都可以應用于EtherCAT網(wǎng)絡中。EtherCAT設備可以與其他的以太網(wǎng)設備共存于同一網(wǎng)絡中。普通的以太網(wǎng)卡、交換機、路 由器等標準組件都可以在EtherCAT中使用。 

2.支持多種拓撲結構:線型、星型、樹型：可以使用普通以太網(wǎng)使用的電纜或光纜。當使用1OOBase-TX電纜時允許兩個設備之間的通信距離達100m。當使用100BASE-FX模式，使用兩對光纖在全雙工模式下，單模光纖能夠達到40千米的傳輸距離，多模光纖能夠達到2千米的傳輸距離。EtherCAT還能夠使用Beckhoff公司自己設計的低壓差分信號LUDS ( Low Voltage Differential Signaling，低壓差分信號)線來低延時地通信，通信距離能夠達到10米。

3.廣泛的適用性：任何帶有普通以太網(wǎng)控制器的設備都有條件作為EtherCAT主站，比如嵌入式系統(tǒng)、普通的PC機、控制板卡等。

4.高效率、刷新周期短：EtherCAT從站對數(shù)據(jù)幀的讀取、解析、過程數(shù)據(jù)的提取與插入完全由硬件來實現(xiàn)，這使得數(shù)據(jù)幀的處理不受CPU的性能、軟件的實現(xiàn)方式等影響，時間延遲極小、實時性很高。同時EtherCAT可以達到小于100us的數(shù)據(jù)刷新周期。

5.能夠壓縮大量設備數(shù)據(jù)：EtherCAT以太網(wǎng)幀中能夠壓縮大量的設備數(shù)據(jù)，這使得EtherCAT網(wǎng)絡有效數(shù)據(jù)率可達到90%以上。據(jù)官方測試1000個I/O更新時間僅僅30us，其中還包括I/O周期時間。而容納1486個字節(jié)(相當于12000個I/O)的單個以太網(wǎng)幀的刷新時間緊緊300us。

6.同步性能很好：EtherCAT使用高分辨率的分布式時鐘使各從站節(jié)點間的同步精度能夠遠小于lus。

7.無須從屬子網(wǎng)：很復雜的節(jié)點或只有一兩位的數(shù)字I/O都能被用作EtherCAT從站。

8.多種應用層協(xié)議接口：EtherCAT擁有多種應用層協(xié)議接口來支持多種工業(yè)設備行規(guī)：CoE ( CANopen over EtherCAT)用來支持CANopen協(xié)議，SOE (SERCOE over EtherCAT)用來支持SERCOE 協(xié)議，EOE ( Ethernetover EtherCAT)用來支持普通的以太網(wǎng)協(xié)議，F(xiàn)OE ( File over EtherCAT）用于上傳和下載固件程序或文件;AOE (ADS over EtherCAT)用于主從站之間非周期的數(shù)據(jù)訪問服務。對多種行規(guī)的支持使得用戶和設備制造商很容易從現(xiàn)場總線向EtherCAT轉換。

文章轉載自傳動網(wǎng)

稿件來源：進階的Kaiser@ZJU ?。?！