工业通信与网络技术(2015)16.ppt

工业通信与网络技术(16)
哈工大网络与电气智能化研究所
刘勇
2015(春)
4 工业以太网与实时以太网
现场总线长期的标准之争带来之问题:
干扰了用户选择
影响了互操作性和互换性
延缓了发展速度,影响了发展前景。
用户不断增长的实时性、同步精度、通信周期时间等高要求也超出了现场总线能力范围。
工业以太网的诞生:
是以太网在工控中的延伸,是现场总线的子集。
高通信速率、高性价比、易于实现管控一体化。
高速以太网、交换式以太网及全双工通信,提高了以太网通信的可靠性和实时性。
方便连接企业管理、过程监控及现场设备三层。
常见工业以太网及其管理组织列表
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2013年,IMS Research公司发布了工业以太网市场研究报告。国际市场上各类技术市场占有率如下:
工业以太网技术的三种类型(按软/硬件实现方式)
(1)采用通用以太网控制器和TCP/IP协议
如:
/IP
Modbus/TCP
/CbA
……
(2)采用通用以太网控制器和专有过程数据传输协议
如:
Powerlink
/RT
……
(3)采用专用以太网控制器和专有过程数据传输协议
如:
EtherCAT
SERCOS-Ⅲ
/IRT
……
不同工业自动化场合对控制网络实时性要求不同:
对信息集成场合和低要求过程自动化应用场合,实时响应时间可为100ms或更长;
对大多数工厂自动化应用场合和分布式I/O设备,实时响应时间要求通常为5~10ms;
对于高性能的同步运动控制应用,特别是伺服运动控制系统,实时响应时间要求小于1ms,抖动精度小于1μs。
通用工业以太网技术足以满足前两者要求,对后者却无能为力。
实时以太网的诞生:
IEC 61784
含l1种实时以太网,后大部分进入IEC 61158
标准的基础上,通过对其和相关标准的实时扩展提高实时性,并且做到与标准以太网完全无缝连接的工业以太网。
IEC/sc65的定义
IEC 61784
典型实时以太网介绍
EtherCAT
Powerlink
/IRT
/IP
SERCOS-Ⅲ
始创公司
倍福(Beckhoff)
贝加莱(B&R)
西门子(Siemens)
罗克韦尔(Rockwell)
力士乐(Rexroth)
管理组织
ETG
EPSG
PNO
ODVA
IGS
原始技术
CANopen/SERCOS
CANopen
Profibus
/
SERCOS
传输距离
100m
100m
100m
100m
40m
拓扑结构
任意
任意
任意
任意
受限(环形)
同步方式
分布时钟/ IEEE 1588
IEEE 1588
IEEE 1588
IEEE 1588
未知
抖动
<<1μs
<1μs
1μs
<1μs
<1μs
硬件实现
ASIC/FPGA
FPGA
ASIC
ASIC
ASIC
开发难度
简单
简单
复杂
复杂
复杂
开放性
是
是
需授权
需授权
需授权