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POWERLINK 与 EtherCAT 的比较
来源: | 作者:pro201107 | 发布时间: 2020-10-06 | 70 次浏览 | 分享到:

目前比较主流的实时以太网标准:POWERLINKSERCOSEtherNet/IPModBusTCPProfinetEtherCatMECHATROLINK

低实时性的总线:EtherNet/IPModBusTCPProfinetSRT。毫秒级通信周期。

高实时性的总线:POWERLINKEtherCatMECHATROLINKSERCOS。微秒级通信周期。

 

一、应用场景:

两种典型的场景需求:

1.        过程控制:

网络节点数多,几十个节点或上百个节点

通信数据量大,每个节点接收和发送几百字节以上

实时性要求不高,毫秒级

稳定性可靠性要求高,需要各种冗余

2.        机器控制:

网络节点数少,通常为几个节点或者十几个节点

通信数据量小,每个节点接收和发送几个字节或者十几个字节

实时性要求高,微秒级

稳定性可靠性要求低, 通常不需要冗余

POWERLINKProfinet 既可以满足过程控制,也可以满足机器控制的需求。

EtherCatMECHATROLINKSERCOS只满足机器控制的需求。

二、技术原理:

EtherCAT

EtherCAT是基于集束帧方法:EtherCAT主站发送包含网络所有从站数据的数据包,这个帧按照顺序通过网络上的所有节点,当它到达最后一个帧,帧将被再次返回。因此,EtherCAT网络拓扑总是构成一个逻辑环。

当数据帧通过节点时,节点会处理帧中的数据,每个节点读出要接收的数据并将相应要发送的数据插入到帧中。这种处理方式,的确加快了数据的传输速度,降低了通信的循环周期。不足之处是,这种对数据帧的高速处理,要求很高。每个节点在对数据帧处理时,即使有一点偏差也会造成整个数据帧的CRC错误,从而使整个数据帧被丢掉。这使得对产品本身的EMC,以及使用现场的环境,线缆等的要求都很高。

由于网络上所有节点的输入和输出数据共用同一个数据帧,一个以太网的数据帧容量有限,这就使得EtherCAT不能被用于大数据量的应用场合。

这种处理机制与通用以太网的处理机制不同, 因此EtherCAT的从站需要用专用的芯片来实现,网络拓扑不能采用标准的集线器,交换机等通用网络设备。


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POWERLINK

POWERLINK采用轮询的通信机制,每个周期从SoC的起点开始算起,直到SoA的起点结束。


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SoC帧发送完毕后,MN开始进行等时同步数据交换。PReq帧发送到每个已配置的且活动的节点。被访问的节点应以PRes帧进行响应。

PReq帧是以太网单播帧,只由目标节点接收。PRes帧作为以太网多播帧形式进行发送。

PReq帧和PRes帧都可以传输应用数据。MN用一个独立的数据帧给一个CN发送PReq数据。PReq帧传输仅专用于被寻址CN的相关数据。

相比之下,PRes帧可以由所有节点接收。这使得通信关系遵循生产者/消费者模型。

对于每个已配置的且活动的等时同步CN,应重复进行PReq/PRes帧过程。当所有已配置的且活动的等时同步CN都已被处理,同步通信阶段结束。

由于POWERLINK对每个节点的接收和发送都采用了独立的数据帧通信,因此如果某个节点的数据帧丢失,只会影响该节点,而不会影响其他节点。这一点和EtherCat不同。此外,POWERLINK每个节点的接收和发送的容量,都可以是一个最大的以太网数据帧—1500 Bytes

POWERLINK在物理层上沿用了通用以太网, 因此可以适用通用以太网的硬件来实现,支持通用的集线器,交换机,支持无线传输,光纤等。

三、商业模式:

Profinet:

     知识产权属于西门子。西门子拥有完整的产品系列,全套的行业解决方案,Profinet总线将西门子的各种产品连接起来,形成一套解决方案。西门子的商业模式是通过销售整套的硬件和软件来获取利润, 因此它不会将Profinet完全开放。因此支持Profinet的厂家不多。即便如此,支持Profinet的设备数量和行业是最广泛的。

EtherCat

知识产权属于倍福。倍福是一家靠卖工控机起家的公司,最初的技术储备较差,没有核心技术。因此需要借助外部力量,控制器核心软件采用windows操作系统 和codesys软件。为了更好的销售工控机主站,它需要和更多的从站厂家配合, 因此推出了从站的ASIC芯片,使得用户方便又经济的实现EtherCat从站。目前支持EtherCat的厂家较多,基本上都是生产伺服驱动和IO的小公司。

POWERLINK

最初的知识产权属于贝加莱。贝加莱和西门子类似,拥有全套的产品体系,本来的打算是和西门子一样,提供全套的硬件和软件解决方案。单问题是产品的客户群没有西门子广泛,后来又有“搅局”的EtherCat出现, 所以POWERLINK失去了垄断和封闭的基础。于是贝加莱在2009年放弃了POWERLINK的专利和知识产权, 由此POWERLINK成为了一个和Linux一样的开放技术。