工业以太网通讯协议有哪些

工业以太网对实时性的解决有些是通过应用层来做的,如Ethernet/IP、ModBusTCP等,这些网络的实时性较差;也有一些对TCP/IP和以太网都做了实时性的扩展,如ProfiNet、Powerlink、Ethercat以及我国提出的标准EPA等。

注:

当前工业控制领域在如何将新技术与传统工业控制结合上主要有三大争议焦点:

1. 各种现场总线技术的优劣;

2. 基于PC的控制器与PLC控制器的优劣;

3. 现场总线与工业以太网技术的优劣。

随着工业4.0的发展,相信工业以太网技术将越来越重要!

1. EnterCat

EtherCat以太网控制自动化技术是一个以Ethernet以太网为基础的开放架构的现场总线系统。

EtherCat名称中的Cat为Control Automation Technology控制自动化技术首字母的缩写,最初由德国倍福自动化奇亿平台Beckhoff AutomationGmbH研发。

EtherCat为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步、可选线缆冗余和功能性安全协议(SIL3)。

EtherCat通过协议内部的优先权机制可区别传输数据的优先权(Process Data),组态数据或参数的传输是在一个确定的时间段中通过一个专用的服务通道进行(Acyclic Data),EtherCat操作系统的以太网功能与传输的IP协议兼容。

目前EtherCat技术开发已经完成, 市场上已提供了从站控制器芯片及设备。

EtherCat设备分主站和从站,主站通常是运动控制器等,从站一般是IO模块、伺服驱动器、网关、板卡等等。

奇亿平台2. Ethernet/IP

奇亿平台Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议,这里的IP表示Industrial-Protocal。

奇亿平台它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上,利用固定的以太网硬件和软件,为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。

奇亿平台注意,Ethernet/IP是在应用层提高了以太网的实时性。

奇亿平台3. ProfiNet

奇亿平台ProfiNet由西门子主导的Profibus国际组织ProfiBus International-PI推出,是基于工业以太网技术的自动化总线标准。

作为一项战略性的技术创新,ProfiNet为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题;

作为跨供应商的技术,ProfiNet可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线如ProfiBus技术,保护现有投资。

奇亿平台ProfiNet是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。

奇亿平台4. Modbus/TCP

Modbus/TCP是用于管理和控制自动化设备的Modbus系列通讯协议的派生产品。

奇亿平台显而易见,它覆盖了使用TCP/IP协议的Intranet企业内部网和Internet互联网环境中Modbus报文的用途。

该协议的最通用用途是为诸如PLC、I/O模块以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。

Modbus/TCP协议(http://www.dgzj.com/ 电工之家)是作为一种实际的自动化标准发行的。既然Modbus已经广为人知,该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。

然而该规范力图阐明Modbus中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值,哪些部分是Modbus作为可编程的协议交替用于PLC的多余部分。

奇亿平台Modbus/TCP 在美国比较流行, 它由两部分组成, 即IDA分散式控制系统的结构与Modbus/TCP 的信息结构的结合。

它定义了一个简单的开放式又广泛应用的传输协议网络用于主从通讯方式。

奇亿平台5. Ethernet/PowerLink

鉴于以太网的蓬勃发展和CanOpen在自动化领域的广阔应用基础,Ethernet/PowerLink融合了这两项技术的优缺点,既拥有Ethernet的高速、开放性接口,又参考了CanOpen在工业领域良好的SDO和PDO数据定义;

在某种意义上说Ethernet/PowerLink就是Ethernet上的CanOpen,在物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构。

Ethernet/PowerLink主攻方面是同步驱动和特殊设备的驱动要求。

奇亿平台据宣传资料上说PowerLink不需要专门的ASIC芯片,而像EtherCat、ProfiNet等则需要专门的芯片!

6. MechatroLink

MechatroLink是一个用在工业自动化的开放式通讯协定,最早由安川电机开发,现在则由MechatroLink协会Mechatrolink Members Association维护。

奇亿平台MechatroLink协议分为两种:

奇亿平台MechatroLink-II,定义传送接口为RS-485的通讯协定架构,最快速度为10Mbit/s,最多允许30个从站;

MechatroLink-III,定义传送接口为以太网的通讯协定架构,最快速度为100Mbit/s,最多允许62个从站。

MechatroLink的目标领域主要是以运动控制为中心的现场网络,可连接的设备包括PLC、CNC、运动控制器、PC卡、伺服驱动器、变频器奇亿平台、外围IO设备、外围图像处理设备等。

MechatroLink协会的主要成员基本上都是日本的自动控制厂商,包括安川电机、欧姆龙、横河电机等。

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