就系統(tǒng)評(píng)估而言，開放性是長(zhǎng)期運(yùn)行可行性的關(guān)鍵，此外，技術(shù)和戰(zhàn)略考量也在確保一個(gè)長(zhǎng)期投資的安全性決策方面扮演關(guān)鍵角色。

與現(xiàn)存應(yīng)用規(guī)范兼容性

EMC易感性/傳輸可靠性

集束幀相較于獨(dú)立幀更易電磁干擾。如果一個(gè)幀被破壞，集束幀將丟失整個(gè)數(shù)據(jù)幀。

電氣連接點(diǎn)

一個(gè)特殊的EtherCAT特性使得所有通信同時(shí)通過內(nèi)部I/O端子總線進(jìn)行路由，然而，由于增加了更多的干擾而造成安全風(fēng)險(xiǎn)抵消了其優(yōu)越的性能。

靈活的線路拓?fù)?/strong>

EtherCAT和SERCOS網(wǎng)絡(luò)通常以邏輯環(huán)方式組織，這個(gè)環(huán)可以在主站那里實(shí)現(xiàn)物理的閉合，或者在菊花鏈方式下在最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)物理線路的閉合。EtherCAT提供通過特定結(jié)合點(diǎn)的枝路連接，但是，整個(gè)幀的行程上下與返回仍然是按照這種邏輯環(huán)進(jìn)行。

高可用性

僅POWERlink在其規(guī)范中包含有主站和線路冗余，并在實(shí)際項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)，對(duì)于PROFINET和Ethernet/IP而言，基于特定的交換方式下的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)也是可行的。

熱插拔

POWERlink，Ethernet/IP和PROFINET提供了用戶熱插拔能力，而對(duì)于SERCOSIII和EtherCAT由于其必須采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而受到了一些限制，SERCOSIII允許將一個(gè)節(jié)點(diǎn)踢出網(wǎng)絡(luò)，在這種情況下，相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)接近TX和RX線路，節(jié)點(diǎn)可以通過主站到達(dá)另一個(gè)。EtherCAT不支持熱插拔能力。

千兆網(wǎng)絡(luò)就緒

由于Ethernet / IP和POWERlink是專門的基于軟件的技術(shù)，這些協(xié)議可以被千兆以太網(wǎng)硬件所采用，與此相反，EtherCAT需要ASIC，PROFINET IRT也需要一些重新設(shè)計(jì)的硬件—包括特殊的交換機(jī)，FPGA方案也可以被用于千兆以太網(wǎng)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的支持

IEC 61158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議(稱為“類型”)用于工業(yè)控制方法。 IEC 61784-2標(biāo)準(zhǔn)化通信規(guī)范族(稱為“CPF”) 。GB標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)編制并發(fā)布。GB/Z是國(guó)家指導(dǎo)性文件。這代表作為信息參考而不作為強(qiáng)加的。通信技術(shù)的最高級(jí)為GB/T—國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)， 它必須滿足：完全開放的技術(shù)、全球廣泛使用的技術(shù)、不受制于任何國(guó)家和公司。

市場(chǎng)上的產(chǎn)品

基于ERTEC公司的IRT產(chǎn)品已經(jīng)在市場(chǎng)上可用，然而，DFP性能的介紹及新一代的ASIC用于與之連接的節(jié)點(diǎn)尚未與現(xiàn)在的IRT方案兼容(由Phoenix提供的觸發(fā)芯片)。

系統(tǒng)的通信架構(gòu)

如果一個(gè)主站發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀給它自己而不經(jīng)過任何節(jié)點(diǎn)，這個(gè)幀再次回到主站是在122微秒后(在單個(gè)數(shù)據(jù)幀以最大以太網(wǎng)數(shù)據(jù)量下)在理論上，它有可能在數(shù)據(jù)其它幀其它部分到達(dá)時(shí)就處理，然而用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的CRC必須在所有數(shù)據(jù)接收到后進(jìn)行確認(rèn)，這個(gè)局面下不考慮其它因素如PHY造成的延遲，線路和以太網(wǎng)口的延遲，用于內(nèi)部到主站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋欢坏┬盘?hào)離開主站，在網(wǎng)絡(luò)線路上的路程和從站內(nèi)處理必須考慮在內(nèi)。

無(wú)論選擇集中或分布式架構(gòu)，系統(tǒng)的前瞻性即可能的未來需求必須被認(rèn)真考慮。分布式的優(yōu)勢(shì)之一：允許在不同控制環(huán)增加節(jié)點(diǎn)而不會(huì)影響基本的循環(huán)時(shí)間。例如，基礎(chǔ)性的改變不必為全局概念而改變。此外，附加的功能如環(huán)境監(jiān)測(cè)及集成安全技術(shù)將比集中式在控制環(huán)產(chǎn)生更少的影響—這些均是依賴小數(shù)據(jù)容量的。

直接交叉通信

直接交叉通信為那些時(shí)間非常苛刻要求的應(yīng)用提供了一個(gè)關(guān)鍵的收益-例如高速驅(qū)動(dòng)控制-軸可以被高速同步的同時(shí)保持極高精度。由于所有的位置值可以直接的分配而無(wú)需通過主站，這帶來更低的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載以及確保對(duì)于相關(guān)連的軸而言數(shù)據(jù)是在當(dāng)前周期可以使用的(例如軸的實(shí)際相位值)，如果數(shù)據(jù)必須先行經(jīng)過主站-這不僅延遲了一個(gè)周期，而且網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)負(fù)載量也同時(shí)大幅增加。

重載數(shù)據(jù)傳輸

涉及大容量數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)傳輸將影響整個(gè)循環(huán)的時(shí)間耗費(fèi)。支持優(yōu)先級(jí)機(jī)制的系統(tǒng)允許高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)在每個(gè)周期里進(jìn)行傳輸，而對(duì)于低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)則僅僅隔n個(gè)周期進(jìn)行掃描。

實(shí)際循環(huán)時(shí)間

在解決方案中使用集束幀時(shí)，數(shù)據(jù)必須通過每個(gè)控制器2次，如果信號(hào)要經(jīng)過許多節(jié)點(diǎn)，總傳輸時(shí)間將大幅上升，由組織引用的原始性能數(shù)據(jù)必須被調(diào)查來消除這種效果。另一個(gè)要考慮的是性能取決于實(shí)現(xiàn)特性，例如，在實(shí)際控制系統(tǒng)中運(yùn)行的應(yīng)用程序的任務(wù)等級(jí)。

抖動(dòng)

確保最小的抖動(dòng)和極高精度的信號(hào)確定性延遲是控制質(zhì)量的關(guān)鍵要素(時(shí)鐘偏差)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)必須盡可能的同步。各種競(jìng)爭(zhēng)的網(wǎng)絡(luò)通過不同的機(jī)制來達(dá)到這一目標(biāo)，EtherCAT在ESC(EtherCAT從站控制器)上使用了特殊算法設(shè)計(jì)分布式時(shí)鐘規(guī)則，而對(duì)于POWERlink則是通過一個(gè)簡(jiǎn)單的同步信號(hào)(SoC)來達(dá)成。

潛在的成本需求

網(wǎng)絡(luò)組件額外的設(shè)備=外部交換機(jī)或Hub

內(nèi)部端口=直接集成到設(shè)備上的端口，用于環(huán)形或菊花鏈拓?fù)洹?/p>

實(shí)際性能較量

實(shí)際上，比較系統(tǒng)性能是件困難的事情，因?yàn)椴煌到y(tǒng)的特定性能存在差異，Ethernet/IP和PROFINET RT從開始就被排除在外，因?yàn)椋@些系統(tǒng)僅為軟實(shí)時(shí)需求而設(shè)計(jì)，PROFINET IRT由于采用了不同的交換機(jī)，這導(dǎo)致了應(yīng)用架構(gòu)的復(fù)雜性，直接的比較與測(cè)量顯然不適合。

本文摘自：國(guó)際工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)

文章來源： ofweek工控網(wǎng)