以太網VS現場總線

相對各種現場總線老前輩（CAN/Profibus/Modbus…）來說，工業以太網是個新生事物?，F場總線已經在工業界存在這么多年而且便宜又好用，那么為什么還需要工業以太網呢？

上面這張圖上目前主流高性能現場總線與以太網傳輸速率的對比，在以太網壓倒性的波特率下，即使在以太網傳輸小數據包通信開銷極大的情況下，仍然能吊打Profibus且略勝Sercos-II. 與CAN這樣波特率僅能達到1MHz的總線相比，吞吐量更是完勝。簡單來說，工業以太網的出現順應了以下幾個趨勢：

物聯網應用的爆發對現場側的數據吞吐量提出了越來越高的要求；

以太網在計算機網絡技術中幾近獨領風騷，用量的巨大導致了以太網性能越來越高，成本越來越低；

物端接入互聯網的需求尤其是web的崛起，需要現場總線能和互聯網具有更好的互通性，兼容以太網意味著更好的互聯性，且能復用大量以太網的硬件設備；

那么以太網這么好，為什么不能把以太網直接用到現場呢？問題在于實時性。以太網是為通用通訊設計的，為了防止共享通信介質導致的訪問沖突，以太網采用了CSMA/CD的沖突解決方案，并具有沖突重傳的機制，這些機制帶來的延遲導致了通用以太網并不具有實時性。工業以太網的出現正是為了解決這個問題。

工業以太網主要玩家

IMS和ARC調研表明大約四分之三的工業以太網使用Ethernet/IP、PROFINET、或Modbus/TCP（用戶組織ODVA已經表明它將被集成到Ethernet/IP網絡中），其次為POWERLINK和EtherCAT。SERCOSIII盡管市場份額較小， 但是在高速運動控制領域扮演著非常重要的角色。其中Profinet是指上具有三個標準：Profinet、Profinet RT、Profinet IRT，分別應對軟實時、硬實時、等時同步實時的需求場合。

這幾個工業以太網分別由以下幾個組織維持：

其協議的開放性如下，其中PowerLink是主從站全部開源。其它協議的主從站要通過不同渠道或者授權。

實時性實現路線

在實現方法上，這幾個主要玩家在以太網的不同層次上解決實時問題：

基于TCP/IP:在應用層解決實時問題，而使用以太網的傳輸層和鏈路層，這種方法顯然對標準以太網具有很好的兼容性，但是只能實現軟實時，因為CSMA/CD機制的原因，實時性能不高；使用這種方式的有Profinet和Ethernet/IP。

標準以太網幀：鏈路層基于標準的以太網，而傳輸層不采用TCP/IP，通常采用主站控制所有從站對介質的訪問時間/順序，通過時分復用的方式來避免訪問沖突。這種方式可以直接使用以太網的硬件，而通過修改傳輸層來實現實時性；使用這種方式的有PowerLink、Profinet RT。

修改的以太網幀：不使用標準以太網幀結構，而是進行優化和修改以達到更高的性能。通常需要借助專用的硬件來實現，比如ASIC或FPGA。使用這種方式的包括Ethercat、SERCOS III、Profinet IRT。

轉載于:https://www.cnblogs.com/lobster89/p/8409594.html

總結

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