《電子技術(shù)應(yīng)用》
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工業(yè)以太網(wǎng)你了解多少?工業(yè)以太網(wǎng)類型解析

2020-10-21
來源:中國工控網(wǎng)

  工業(yè)以太網(wǎng)的使用逐漸廣泛,業(yè)內(nèi)人士對于工業(yè)以太網(wǎng)也更為熟悉。本文中,小編將對工業(yè)以太網(wǎng)的6大類型加以闡述。如果你對工業(yè)以太網(wǎng)具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

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  目前,被廣泛應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)標準主要包括以下6個類型:

  (1)MODBUSTCP/IP

  施耐德電氣將以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的協(xié)同自動化解決方案作為發(fā)展戰(zhàn)略。MODBUS的系統(tǒng)可以很容易地升級到MODBUSTCP/IP。而用戶并不需要對原有系統(tǒng)重新投資。在使用MODBUS的串行連接方式,如RS485的情況下,可以提供相應(yīng)的產(chǎn)品,非常容易地從現(xiàn)有的MODBUS系統(tǒng)更新或升級到MODBUSTCP/IP上。如果是使用了其他的網(wǎng)絡(luò),也可以應(yīng)用相應(yīng)的gateway(網(wǎng)關(guān))使其集成或升級到以太網(wǎng)系統(tǒng)里。

  (2)Ethernet/IP

  Ethernet/IP是一個面向工業(yè)自動化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議,是主推ControlNet現(xiàn)場總線的羅克韋爾自動化公司為以太網(wǎng)進入自動化領(lǐng)域所研究創(chuàng)造的以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議。它建立在標準UDP/IP與TCP/IP協(xié)議之上,利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件,為配置、訪問和控制工業(yè)自動化設(shè)備定義了一個應(yīng)用層協(xié)議。Ethernet/IP協(xié)議由IEEE802.3物理層、數(shù)據(jù)鏈路層標準協(xié)議和控制與信息協(xié)議CIP等3個部分組成。

  (3)EthernetPOWERLINK

  EthernetPOWERLINK是一項在標準以太網(wǎng)介質(zhì)上解決工業(yè)控制及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域數(shù)據(jù)傳輸實時性的技術(shù)。EthernetPOWERLINK擁有Ethernet的高速、開放性接口,以及CANopen在工業(yè)領(lǐng)域良好的SDO和PDO數(shù)據(jù)定義,在某種意義上說POWERLINK就是Ethernet上的CANopen,物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用了Ethernet介質(zhì),而應(yīng)用層則保留了原有的SDO和PDO對象字典的結(jié)構(gòu)。

 ?。?)PROFInet

  PROFINET由PROFIBUS國際組織推出,是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標準。PROFINET囊括了諸如實時以太網(wǎng)、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當前自動化領(lǐng)域的熱點話題,并作為跨供應(yīng)商的技術(shù)完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線(如PROFIBUS)技術(shù),保護現(xiàn)有投資。

 ?。?)SERCOSIII

  Sercos(SerialRealTImeCommunicaTIonSystem,串行實時通信系統(tǒng))已在工廠自動化應(yīng)用(適合機械工程和建筑)領(lǐng)域風靡了25年。SercosIII是第三代協(xié)議,制定于2003年。這種具有高效性和確定性的通信協(xié)議可將Sercos接口的實時數(shù)據(jù)交換與以太網(wǎng)相融合。SERCOSIII是SERCOS成熟的通信機制和工業(yè)以太網(wǎng)相結(jié)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。

 ?。?)EtherCAT

  EtherCAT最初由德國倍福自動化有限公司研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準,同時,它還符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設(shè)備同步,可選線纜冗余,和功能性安全協(xié)議(SIL3)。

  根據(jù)從站設(shè)備的實現(xiàn)方式,可將工業(yè)以太網(wǎng)分為三個類型:

  第一類:采用通用硬件和標準TCP/IP協(xié)議。Modbus/TCP、PROFInet/CbA、Ethernet/IP均采用這種方式。使用標準TCP/IP協(xié)議和通用以太網(wǎng)控制器,所有的實時數(shù)據(jù)(如過程數(shù)據(jù))和非實時數(shù)據(jù)(如參數(shù)配置數(shù)據(jù))均通過TCP/IP協(xié)議傳輸。其優(yōu)點是成本低廉,實現(xiàn)方便,完全兼容標準以太網(wǎng)。在具體實現(xiàn)中某些產(chǎn)品可能通過更改或優(yōu)化TCP/IP協(xié)議以獲得更好的性能,但實時性始終受到底層結(jié)構(gòu)的限制。

  第二類:采用通用硬件和定義實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。EthernetPowerlink、PROFInet/RT采用這種方式。采用通用以太網(wǎng)控制器但不使用TCP/IP協(xié)議來傳輸實時數(shù)據(jù),而是定義了一種專用的包含實時層的實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,用來傳輸對實時性要求很高的數(shù)據(jù),TCP/IP協(xié)議棧可能依然存在,用來傳輸非實時數(shù)據(jù),但是其對以太網(wǎng)的讀取受到實時層的限制,以提高實時性能。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是實時性較強,硬件與通用以太網(wǎng)兼容。

  第三類:采用專用硬件和自定義實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。EtherCAT、PROFInet/IRT、SERCOS-III采用這種方式。這種方式在第二類的基礎(chǔ)上使用專有以太網(wǎng)控制器以進一步優(yōu)化性能。其優(yōu)點是實時性強,缺點是成本較高,需使用專有協(xié)議芯片、交換機等。


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