主流实时以太网比较.pdf

1 主主流流实实时时以以太太网网技技术术的的比比较较一、各个实时以太网技术概要 summay of different RT- ologies 当前,工业实时以太网技术蓬勃发展,正在取代传统的现场总线技术(Profibus ,CAN ,Interbus ,Fieldbus , ,Modbus) ,市场上出现了众多实时通信技术,本文对其进行了比较,这些实时以太网均建立在 uS 级的循环周期上,而不列入 ModBus TCP/IP 、 TCP/IP 这些 mS 级的通信技术,并且也不将非主流的以太网技术列入,纯粹在实时以太网这个领域里进行比较(这里的实时以太网遵循 INONA 所提出的实时分类级别) 。需要申明的是,本文仅提供一个全景式的概览,而非倾向性的描述,旨在客观公正的对各种技术的特点进行分析,以作为互相交流,不作为选择网络技术的参考依据。 1. IRT 提供了三个不同的版本, 按照其实现和对应用的实时性支持能力为/Cba, RT, IRT, 其中/Cba 是建立在 Soft IP 基础上,采用交换机连接方式,由于交换机所带来的时间延迟,因此,无法支持较快的同步速度, 并不具备很高的实时性,而 RT 也无法满足高速运动控制的需求,而 IRT 则是设计为更快速的运动控制应用,因此,采用了专用的芯片来实现,这使得其速度得到了大幅度的提高,可以达到 100 个伺服 100uS 的数据刷新能力,系统抖动为 1uS 。目前 已经开始大量使用,而 IRT 尚未正式得到大量使用. 1. POWERLINK 采用轮询方式,由主站 MN 构成,系统由 SoC 开始启动等时同步传输, 分配固定时间槽,通过这一机制来实现实时数据交换,同时也通过多路复用和节点序列方式来优化网络的效率,支持标准的 报文,应用层采用 CANopen, POWERLINK 无需专用的芯片,并且可运行在多种 OS 上。 2 POWERLINK 多路复用技术 POWERLINK 标准化组织 EPSG 在 2007 年宣布放弃对 POWERLINK 所有专利的拥有, 从而使得 POWERLINK 技术成为了目前实时以太网技术里第一个也是唯一一个”Open Source Technology ”-这意味着加入 Powerlink 组织的成员均拥有此技术。 通过主从结构的设计来实现数据交换,在一个 SERCOSIII 的数据中,主站与从站之间的数据包传输 M/S 直接交叉通信数据以及 Safety 数据,由 Sync 同步管理机制来控制各种数据传输方式的进行。 ,采取一种所谓“数据列车”的方式设计, “边传输边处理”的方式按照顺序将数据包发送到各个从节点,然后再回到主站, 这样的话,任务的处理将在下一个周期里完成,主节点通常采用 PC ,而从节点背板间采用 LVDS- 低压差分驱动信号传输方式,可以达到非常高的数据交换,但是,这同时也意味着从站需要特殊的硬件, ASIC 或 FPGA, 由于 EtherCAT 有 ASIC ,其并不主推 FPGA 方案。由于采用集束帧的方式,该数据传输方式只能采用环形冗余或星形冗余方式,在拓扑结构上会受到一定的限制,另外,由于其传输是一个循环而处理是一个循环,这就使得它通常需要两个周期才能完成一次交换