本文试图确定哪些标准提供最好的价值和长期可行的最佳机会。gydF4y2Ba
5实时,相比基于以太网的集成gydF4y2Ba
杰弗里·希巴德|gydF4y2BaKingStargydF4y2Ba
基于以太网的技术一直是游戏改变者。当首次引入,以太网局域网创新,扩展宽带网络。现在关键组件的以太网生态系统被用于创新工业现场总线网络。一般来说,工业自动化和机器控制依赖于私有网络连接机控制器的远程组件。现在出现了新的协议,利用以太网标准提供突破价格和性能。gydF4y2Ba
机制造商,采取正确的实时以太网标准现场总线将享受明显竞争优势的价格和性能相比其他现场总线。gydF4y2Ba
这些设备制造商所面临的挑战是,有很多不同的以太网现场总线标准竞争是最宝贵的和可行的。在一个拥挤的市场,很难知道哪些标准来选择。采用错误的标准意味着不必要的成本和竞争优势由于慢地牺牲性能。gydF4y2Ba
本文考察了五种不同的重要的协议,已成为竞争者提供最好的价格/性能实时以太网的开放标准集成。按字母顺序排列,标准相比较gydF4y2BaEtherCATgydF4y2Ba,gydF4y2Ba以太网/ IPgydF4y2Ba,以太网gydF4y2BaPowerlinkgydF4y2Ba,gydF4y2BaPROFINET红外热成像gydF4y2Ba,gydF4y2Baserco三世gydF4y2Ba。还有其他的技术,利用以太网,但他们的组件不充分发表,可下载或发布的开源社区被认为是标准和开放。本文并没有解决这些专有技术,包括三菱的CC链接字段和日本安川电气Mechatrolink三世。gydF4y2Ba
五个实时以太网现场总线标准之一取得验收的临界点。切断所有的市场混乱,它变得明显,EtherCAT既提供了优越的性能和市场接受度。它的性能是一个数量级比以太网IP和Powerlink。虽然PROFINET红外热成像和serco III提供近等价的性能特征,EtherCAT提供了一个更“开放”的解决方案成本远低于PROFINET红外热成像和serco三世。从技术和价格/性能的角度来看,EtherCAT远远优越。和市场对此表示赞同。EtherCAT一直采用伺服驱动和IO供应商10倍比任何其他的标准。gydF4y2Ba
任何机器builder,正在考虑一个实时现场总线技术的采用应选择EtherCAT提供最好的价格/性能和最佳的长期价值。这个白皮书提供了这个建议,提供的证据的描述每个标准的特点,性能和价格/性能进行比较,通过制表市场采用率。gydF4y2Ba
第一部分gydF4y2Ba
选择最可行的实时以太网现场总线标准gydF4y2Ba
实时以太网集成多年的进化,以太网和TCP / IP协议已经在制造业领域用于网络控制系统、管理系统、生产车间和制造细胞,但不是控制通信在实际机器和设备。电机控制器本身和致动器的通信需求总是确定的现场总线的使用,所以TCP / IP是不适合。试图从机器使用传统的TCP / IP协议控制传感器和致动器失败了由于无法满足确定的,实时的要求。它是简单。gydF4y2Ba
然而,machine-builder行业(公司建立像数控设备、半导体、医疗成像,试验台,等等)可以看到硬件组件重用的价值通常用于TCP / IP网络设置。互联网的爆炸式增长创造了一个普遍的标准通信卡和布线。网络接口卡(NIC)和TCP电缆成本远低于成本的一个工业现场总线电缆和采集卡。重用这个硬件可以节省公司成本的50%或更多的与传统的专有的现场总线配置。gydF4y2Ba
采用以太网作为现场总线的经济学是引人注目的因为以太网组件提供大幅降低成本,普遍可用的。依靠一个专有的现场总线,机器人制造商,例如,必须从一个供应商购买整个专有运动大会:IO卡高达400美元,专用电缆高达30美元/线性英尺和伺服驱动器和电机溢价。通过使用基于以太网的标准协议,IO卡由板载网卡可以更换卡(0美元额外费用),安装在个人电脑上,专用电缆可以取而代之的是廉价CAT5电缆,和伺服驱动器将大幅下降,如果标准是强大到足以支持多个供应商。设备组装为以太网组件也简单得多。而不是4英寸直径的电缆利用PC接口,一个简单的CAT5电缆类似于一个连接到你家电脑更易于管理。这些只是几个以太网的经济效益。这个行业很快意识到,尽管TCP / UDP / IP协议无法提供实时、工业机器所需的确定性响应控制器,无处不在的和廉价的硬件-网络接口卡(NIC)和CAT5以太网电缆——被用于运载机控制应用程序所需的实时响应。所需要的是一个新的实时协议设计的使用硬件的物理层次,但可以确定性和交流电机控制器连接到所有机器的传感器和执行器。在某些情况下,企业可能会使用一些增加硬件交付所需的决定论。gydF4y2Ba
自2001年以来,著名的工业巨头推出了不少于5个不同工业以太网的实时协议。他们已经被提升为潜在的标准,使以太网协议或以太网硬件的重用,并承诺降低成本来构建一个实时控制器设备。扩散这样许多潜在的标准主要源于这样一个事实,即有明显不同的技术方法从而能够重用以太网硬件组件nic和CAT5电缆大大降低成本和提高机器的性能,同时使消息能够支持实时确定的应用程序。gydF4y2Ba
还有另一个原因,很多潜在的标准被颁布。领先的工业控制制造商正试图利用节约成本从以太网通过扩展自己的标准包括以太网。在这一过程中,客户收到的一些受益于以太网但仍受困于长期的专有网络。经常被遗忘在这些讨论的是,不仅仅是技术特性,如性能和转移率计算,这也是软事实像容易实现,开放、独立、风险规避、整合,互操作性,长期可用性和总体布局,使一个标准获得接受,甚至茁壮成长。gydF4y2Ba
接下来,我们将检查以下五个关键特性的实时工业以太网协议,实时测量他们的功效作为标准基于以太网的现场总线,并预测相对长期的可行性:gydF4y2Ba
•EtherCATgydF4y2Ba
•以太网/ IPgydF4y2Ba
•PowerlinkgydF4y2Ba
•PROFINET红外热成像gydF4y2Ba
•serco三世gydF4y2Ba
长期战略的重要性选择最可行的以太网现场总线标准gydF4y2Ba
IEEE声明“在技术开发、开放标准是全球经济增长的基本支柱和在所有经济部门的发展。”gydF4y2Ba
所以,真的,是一个标准的,为什么它是重要的选择“最好”的最可行的标准?标准发布文档建立规范和程序设计,以确保材料的可靠性,产品、方法、和/或服务人每天使用。标准解决一系列的问题,包括但不限于各种协议,帮助确保产品功能和兼容性,促进互操作性和效率,支持消费者和公共卫生安全。gydF4y2Ba
专利产品在技术发展的早期阶段提供差异化竞争优势。但有一点开放的、基于标准的解决方案是必要的,建立技术基础更多的创新者可以参加以较低的成本,向目标更丰富和更强劲的市场增长。通信、计算机、能源和医疗保健等许多技术领域都展示了这种模式。gydF4y2Ba
标准形式的基本构建块产品开发通过建立一致的协议,可以普遍理解和采纳。这有助于燃料兼容性和互操作性和简化了产品开发,并加速投放市场的时间。标准也让它更容易理解和比较竞争产品。全球标准采纳和应用在许多市场,他们还燃料国际贸易。只有通过使用标准的要求可以保证互联互通和互操作性。gydF4y2Ba
只有通过标准的应用,新产品和新市场的信誉可以得到证实。标准燃料的开发和实现技术,影响和改变我们的生活方式,工作和交流。gydF4y2Ba
挤出成本的最重要的是,成功地采用的标准的产品和驱动突破效率,生产力和价格/性能。如果不采用标准,最优储蓄和效率永远不会实现。换句话说,有一个风险对于任何公司采用一个标准,不是由供应商和用户生态系统广泛采用,因为公司总是处于竞争劣势成本和效率;它永远不会享受最大节约成本,性能提升,生产力和效率比最好的或最广泛采用的标准。此外,为了保持竞争力,最终机器建造者通常会被迫采用最战略标准和各种可避免成本的影响。gydF4y2Ba
第二部分gydF4y2Ba
引入基于实时以太网的标准gydF4y2Ba
本节将简要介绍标准,标准组织的历史,哲学和建筑的关键支撑,区分每个标准。本文并没有描述整个协议但揭示了技术的组件,同时还利用以太网区分它与其他开放标准,还寻求利用以太网。后,可以比较的标准并排发现每种方法的相对优势。gydF4y2Ba
我们会看到在每个各自的协议的审查,有深厚的技术方法的差异。这就形成了真正的竞争者之间的分离,这标准是最有价值的和持久的。一些方法依靠传统以太网协议和实时能力和带宽有限,而其他的硬件组件重用以太网和取得良好的性能。gydF4y2Ba
特别是在实时确定集成的环境中,有三种不同的方法,允许出现标准交付决定论在一个基于以太网的基础设施:gydF4y2Ba
标准软件/标准以太网gydF4y2Ba
基于TCP / IP协议是基于标准TCP / IP层的实时机制嵌入到顶层。这些解决方案通常有一个有限的性能范围。gydF4y2Ba
开放软件/标准以太网gydF4y2Ba
新标准协议实现的标准以太网层。这些解决方案从以太网进化没有进一步的投资中获益。然而,交付决定论,标准必须包括一个专有软件控制器在OSI层3和4保留时间在网络上,否则可能出现延迟。gydF4y2Ba
以太网开放软件/修改gydF4y2Ba
这些解决方案有效地创建一个新的标准,利用现有的以太网硬件,但是需要新的协议和一些硬件保证决定论。软件出版自由和公共领域。硬件可以作为一种特殊的开关一样复杂或简单的ASIC符合奴隶设备。gydF4y2Ba
与每个以太网标准上下文,将描述并分配给这三个建筑类别之一。gydF4y2Ba
EtherCATgydF4y2Ba
标准的身体,泰坦和哲学gydF4y2Ba
EtherCAT协议最初是由Beckhoff,标准现在已经交给EtherCAT科技集团(ETG)。实时搜索结果表明EtherCAT提供最可用的任何实时工业以太网系统的确定性响应。能够处理1000 I / Os 125年100年32.5µs或轴µs提供机建筑商提供突破的机会机性能以更低的价格。gydF4y2Ba
建筑哲学:以太网开放软件/修改gydF4y2Ba
EtherCAT,所有设备与总线网络的主人在一个环的形成。在每个周期中,提取相关输出数据的设备以太网总线主控发送的数据包。输入数据也塞进包“动态”;这些包再到总线主控到达结束的戒指。这个系统是设计用来集中控制器体系结构与主/从简单的现场设备配置。gydF4y2Ba
保证设备从不同的制造工作,不太有插头的盛会,以确保不同的驱动器和运行IOs来自不同制造商都可以无缝地工作在一个安装。500多个I / O和驱动供应商已经为他们的奴隶设备配置采用EtherCAT充分说明了权力和效力的协议。采用是由半导体和机器人行业的大型供应商拒绝购买一个驱动器,除非它EtherCAT支持。半岛app官网gydF4y2Ba
EtherCAT使用电报以太网结构,但在一个完全不同的基本操作方式。一个通信周期内,一封电报不是发送到每个站分别在其他以太网方法,而是一个以太网电报贯穿所有电台/奴隶。以太网的数据区域电报分为实时和通用数据部分。实时数据区域的所有站点的标题和处理数据定义在连续sub-telegrams,从而增加用户数据速率在协议(运动控制应用程序中的用户数据速率在最短的64字节的以太网帧通常是低于15%)。奴隶特性特殊asic或fpga传入Ethernet-framed数据转换成一个内部所谓的E-bus。随着EtherCAT奴隶只能解释EtherCAT框架,一般数据隧道在EtherCAT帧通过奴隶为了引导它。gydF4y2Ba
如果一般的数据包太大在一个传输周期,这是分布在多个EtherCAT帧。隧道和de-tunneling发生在主(虚拟以太网交换机)或奴隶的网关功能。整个协议处理是基于硬件的。奴隶们不把传入的以太网电报以正常的方式,解释内容,然后复制转发的数据传输过程。相反,EtherCAT奴隶读和写的过程数据和电报,电报的预先确定的位置是通过奴隶。EtherCAT机制允许极短周期执行。有关更多信息,请访问EtherCAT科技集团网站:www.ethercat.orggydF4y2Ba
以太网/ IPgydF4y2Ba
标准的身体,泰坦和哲学gydF4y2Ba
最初在2000年发布,以太网/ IP是一个开放的行业标准由艾伦-布拉德利(罗克韦尔自动化)和ODVA(打开设备网供应商协会)。“工业以太网协议”本质上是一个港口的CIP应用协议(通用工业协议),由ControlNet已经使用和设备网、以太网数据传输协议。以太网/ IP特别成立于美国市场,通常是使用罗克韦尔控制系统。gydF4y2Ba
建筑哲学:标准软件/标准以太网gydF4y2Ba
以太网/ IP是一个应用层协议TCP / IP。以太网/ IP使用标准的以太网物理、数据链路、网络和传输层,使用通用工业协议(CIP) / TCP / IP。CIP提供一组通用的信息和服务为工业自动化控制系统,它可以用在多个物理媒体。例如,CIP在CAN总线称为设备网,在专用的网络称为ControlNet CIP, CIP以太网称为以太网/ IP。以太网/ IP建立通信从一个应用程序节点到另一个通过CIP连接的TCP连接,并可以建立多个CIP连接一个TCP连接。以太网/ IP使用标准以太网交换机,因此它可以有任意数量的节点在一个系统。这使得一个网络在许多不同的端点在工厂地板上。以太网/ IP服务提供完整的生产国和消费国,使奴隶非常有效的点对点通信。以太网/ IP与许多标准兼容网络和以太网协议,但实时性和确定性的能力有限。以太网/ IP是唯一的描述实时方法完全基于以太网标准。 In contrast to the other protocols, Ethernet/IP is not cycle-based but time-based, meaning that it merely requires that control commands are received by the field stations in time. This means the performance of the overall system can be made independent of network performance. Real-time delivery is safeguarded by three mechanisms which are all standards-based: UDP, Quality of Service (prioritization), and IEEE1588. To achieve real-time capability, accessible bandwidth is limited in order to avoid contention and latency. In other words, because EtherNet/IP is an application-layer protocol, it has a limited performance range that can deliver in real time. For more detailed information on Ethernet/IP, please visit www.odva.org
以太网PowerlinkgydF4y2Ba
标准的身体,泰坦和哲学gydF4y2Ba
介绍了以太网Powerlink B&R 2001年。它的目标是提供标准以太网的实时性能,并允许通用解决方案一直到运动要求的应用程序。从那时起,EPSG(以太网Powerlink标准化组)促进了以太网Powerlink和对其开放、负责持续改进,和独立。gydF4y2Ba
建筑理念:开放的软件/标准以太网以太网gydF4y2Ba
Powerlink是严格的周期性的协议,它组织访问网络以及设备的同步。通信周期分为时间同步阶段,关键数据以及异步阶段传递特定数据。所有的设备在网络上总是可以直接读取所有数据从其他设备;保证在一个中央总线主控不是必需的。这个协议也同样适合本地以及远程控制设计。gydF4y2Ba
因为以太网Powerlink旋实时系统,它添加一个时间槽机制在CSMA / CD机制。主(控制器)先后调查奴隶(驱动器)在一个通信周期内分配。剩下的周期时间了异步数据流量,比如设备的配置。通过标准以太网进行数据传输电报,Ethertype设置为“Powerlink”“知识产权”的实时数据和数据。所有站(主人和奴隶)在一个实时段互连通过标准以太网集线器。gydF4y2Ba
特殊网关连接实时细分标准以太网环境。IEEE1588时间同步方法允许不同的实时段同步在一个高度精确的方法,可能需要等多个机器人的控制。gydF4y2Ba
以太网Powerlink背后的理念是常见的自动化需求之间找到合适的平衡,这些要求是特定于每个应用领域。这导致了一个被广泛接受的解决方案,在市场上获得了一些最初的牵引。然而,只有少数伺服驱动厂商采用Powerlink尽管事实上,像中国这样的国家采用它作为一个标准。这意味着,实际上并不是广泛采用的标准。由此产生的经济效益并不引人注目,因为伺服系统的价格仍然很高。为了应对这些条件,中国政府现在已更新首选EtherCAT标准和采用。有更多的供应商的选择使得成本下降。gydF4y2Ba
关于Powerlink的更详细的信息,请访问:www.ethernet-powerlink.orggydF4y2Ba
PROFINET红外热成像gydF4y2Ba
标准的身体,泰坦和哲学gydF4y2Ba
PROFINET(“流程网络”)分化成不同的性能类来解决不同时间要求:PROFINET软实时RT,或没有实时要求,PROFINET红外热成像为硬实时的性能。这项技术是由西门子和现场总线的成员公司用户组织,PNO。PROFIBUS DP的基于以太网的继任者,PROFINET I / O指定所有的I / O控制器之间的数据传输以及参数化,网络的诊断和布局。gydF4y2Ba
建筑哲学:以太网开放软件/修改gydF4y2Ba
为了覆盖不同的性能类,PROFINET使得生产者/消费者的免费使用原则和度假村各种协议和服务。高优先级的负载数据直接发送通过以太网协议旅行与VLAN优先级以太网帧,而诊断和配置数据,例如,使用UDP / IP发送。使系统实现周期约10 ms的I / O的应用程序。gydF4y2Ba
Clock-synchronized周期一毫秒以下,为运动控制应用程序的要求,由PROFINET提供红外热成像,实现时分多路传输模式基于专门管理,hardware-synchronized开关。所谓动态框架包装(DFP)将在未来给用户一个新的PROFINET变体设计优化周期,利用求和框架原理的网络中特定的设备。gydF4y2Ba
PROFINET红外热成像为硬实时也使用一个时间槽机制。因此,一定带宽的实时数据流量(红外热成像=实时同步),剩下的带宽用于异步通信。车站通过特殊的界面上的开关集成到现场设备而不是标准的以太网交换机。这些特殊的集成开关组成一个特殊的ASIC控制两个或四个端口100 mbps的数据速率。gydF4y2Ba
PROFINET广泛应用工业以太网由西门子和通用电气,因为它是嵌入到控制器和设备,市场份额略有膨胀。不是很多驱动供应商支持PROFINET红外热成像,所以尚未广泛采用机械制造商以外的西门子和通用电气。gydF4y2Ba
关于PROFINET红外热成像的更详细的信息,请访问:www.profibus.comgydF4y2Ba
serco三世gydF4y2Ba
标准的身体,泰坦和哲学gydF4y2Ba
免费实时通信标准数字驱动器接口,serco三世不仅指定了物理连接的硬件架构,而且协议结构和一个广泛范围的配置文件定义。serco三世,有效的第三代serco界面(serco串行实时通信系统),最初是在1985年向市场推出,根据IEEE 802.3标准以太网作为传输协议的数据。该通信系统主要是用于运动控制的自动化系统。国际注册协会serco支持技术的持续发展,确保符合标准。gydF4y2Ba
建筑哲学:以太网开放软件/修改gydF4y2Ba
SERCOS-III使用以太网物理(100 mbps)和以太网电报,同时保留现有的serco机制。SERCOS-III同样是基于时间槽机制的带宽留给同步(实时通道)和异步通道(IP)数据流量。serco - III作品没有集线器或交换机。每个站都有一个特殊的集成ASIC或FPGA与两个通信端口,使它通过线或环连接拓扑。消除开关意味着更短的周期可以实现,但在灵活的网络拓扑结构的成本。gydF4y2Ba
在特定的硬件明确所需的奴隶,主人的软件解决方案也是可行的。serco用户组织提供了一个serco三世IP核心fpga serco三世硬件开发的支持。serco三世使用求和框架方法。网络节点必须部署在菊花链或一个封闭的环。数据处理,同时通过一个设备,为不同的通信类型使用不同类型的电报。由于全双工以太网连接的能力,一个菊花链实际上构成了一个戒指,而适当的环型拓扑实际上提供了一个双重环,允许冗余数据传输。直接由两个通信端口启用cross-traffic:每个节点在一个菊花链以及环网络,实时电报通过每个节点在来回的路上,即他们处理每个周期的两倍。因此,设备能够相互通信一个通信周期内,不需要路由通过主数据。serco三世的更多详细信息,请访问:www.sercos.degydF4y2Ba
其他实时集成,支持以太网但不是“开放”gydF4y2Ba
还有其他的集成,比如从三菱化工,从日本安川电气Mechatrolink,可以使用以太网组件但不符合开放的定义。这些协议在这个白皮书和其他人并不认为,因为协议的关键要素仍然需要使用技术从原始供应商。即使他们使用以太网组件,有方面的协议,它是专有源代码并不是免费的。gydF4y2Ba
第三部分gydF4y2Ba
现场总线计分卡-价格/性能和市场接受度gydF4y2Ba
现在基本架构的各种交付实时以太网标准现场总线被定义之后,让我们来比较一下,对比,并最终将分数分配给每个标准。gydF4y2Ba
评估标准的可行性时,有两个主要维度的标准应该被测量。首先,标准需要积极与专利竞争和竞争标准选择,从而交付性能、可靠性、和有效性,通常归因于一个专有的解决方案。这些导致经济突破低成本的组件的标准。其次,重要的是要理解的长期生存能力和市场接受度标准的供应商和消费者。gydF4y2Ba
那就是说,往往很难清除市场炒作理解区别的关键技术和价格/性能差异和测量市场接受。gydF4y2Ba
市场接受度,长期生存能力取决于标准组织推进标准取得进展的能力。此外,成功采用的是标准的前提必须降低壁垒,允许供应商生态系统的进入市场。这是通过标准的独立和可互操作的。换句话说,标准需要发布和“开放”。然而,同样重要的是,供应商,坚持标准要求低风险和低成本使其符合标准的解决方案。无论采用开放和成功的标准,是衡量成功的可互操作的不同供应商的设备。这些集成的强大将有很好支持的一致性和互操作性计划。gydF4y2Ba
与大多数行业标准的身体一样,以太网现场总线标准组织都源于行业巨头所以他们资助和有能力。然而,一些产生的标准仍过于依赖原始的泰坦,和“标准”功效有限,因为它包含了太多的遗留组件从专有标准的前兆。由于专有组件的依赖,标准往往未能降低风险和成本足够让许多参赛者采用标准。所以当标准提供所需的定义,使互操作性,当然有差异的成本实现长期生存能力的影响。gydF4y2Ba
如上所述,长期生存能力是一个函数的多少供应商生态系统支持一个给定的标准。降低风险和成本,更好的互操作性,更多的供应商将提供一个解决方案。更多的厂商提供了一个解决方案,和粘性标准变得越强。再次,一些标准机构做了一份更好的工作创造一个独立、可互操作的、低风险、低成本的标准,这产生了不可阻挡的势头将标准到可预见的未来。gydF4y2Ba
性能和功效计分卡的比较gydF4y2Ba
通常,有无数的技术维度的标准客户/消费者必须考虑当考虑采用一个标准。所有这些技术维只有重要如果交付的基本性能的标准几乎是相同的。但标准的性能差别很大,因为建筑的差异呈现一个广泛的性能差异。gydF4y2Ba
进一步,如果标准不比较从性价比的角度来看,标准将不可能成为长期可行。换句话说,如果标准实际上实现性能,但有一个昂贵的组件实现所需的结果,改变了经济学,那么这个标准将不可行。gydF4y2Ba
如上所述,标准使用三种不同的网络访问和数据同步机制,我们总结如下,现在包括协议:gydF4y2Ba
标准软件/开放的软件/修改以太网- EtherCAT PROFINET红外热成像,serco三世gydF4y2Ba
EtherCAT和serco三世网络,求和的转移框架电报遵循主人的时钟。PROFINET红外热成像使用同步开关来控制交流。这些标准视图的目标不同于前任的标准。重用的目标是尽可能多的以太网标准和组件的享受低成本的好处,但最低限度修改实际的协议与互补的硬件提供突破性的性能。最后,采用供应商通常必须吸收“皇室”采用标准成本。gydF4y2Ba
开放软件/标准以太网-以太网PowerlinkgydF4y2Ba
在Powerlink环境中,基于软件的主控制网络上的时间和主授权各个节点发送数据。这种方法的好处是,它仍然依赖于以太网标准和操纵和控制延迟通过控制谁可以访问网络。因为它严格依赖于以太网标准,无法提供的性能标准,只是想重用低成本硬件组件(NIC卡,CAT5电缆)和愿意修改以太网协议——通常在奴隶组件级别。gydF4y2Ba
标准软件/标准以太网-以太网/ IPgydF4y2Ba
以太网/ IP雇佣了CIP同步分发IEEE 1588兼容的时间信息在网络的工作。这种方法的好处是,它试图保持100%符合以太网标准本身。至少它提供了性能的缺点是所有的以太网被审核的现场总线标准。以太网/ IP实际上是制约非常以太网标准的遵守。实现突破性的表演,所有其他的现场总线解决方案最终修改某些方面的以太网标准来创建一个新的标准,更好地达到显著水平的性能。gydF4y2Ba
通常,这意味着伺服驱动器或I / O供应商必须包括一个ASIC在他们的解决方案,使他们能够遵守修改后的以太网协议。这成为一个障碍为司机制造商采用。成本越大,阻力越采用的标准。事实证明,PROFINET红外热成像是最昂贵的方法这一类的现场总线。serco三世的温和的硬件需求下,EtherCAT提供最便宜的硬件解决方案。最后,Beckhoff选择奴隶ASIC成本保持在很低的水平降低了障碍采用和允许EtherCAT提供最好的价格/性能的解决方案。gydF4y2Ba
有了这样的背景知识,下面的表格比较了实时应用程序的行为在100轴同步控制的需要。这两个标准分析的性能测量的响应时间(周期)和抖动(即变化响应时间)。gydF4y2Ba
所有五个实时性能方法是强大的,响应时间小于或等于一个毫秒。以太网/ IP, EPL, PROFINET-IRT相似的大小;SERCOS-III和EtherCAT更快、更精确的比其他三种实时方法由一个数量级。gydF4y2Ba
显然,表现最好的协议——PROFINET红外热成像,serco, EtherCAT——受益于更好的硬件集成。PROFINET红外热成像需要大量的(昂贵的)开关和复杂的配置工作,使其工作。serco取决于硬件,还贵。的魔力EtherCAT Beckhoff带电小,可以接受的费用的ASIC奴隶设备和没有其他费用。gydF4y2Ba
总之,EtherCAT站除了价格/性能的角度来看。它提供了最佳的性能,抖动,最低的成本将交付所需的专有硬件决定论。在下一节中我们将看到,这就产生了市场接受度的临界点。gydF4y2Ba
长期生存能力和市场接受计分卡的比较gydF4y2Ba
仅定义一个标准不足以兑现承诺,系统的成本将被淘汰,所有的组件将会真正的互操作性和工作在一个插头-&-play时尚消费者的标准将成为可行的长期。标准仅仅是成功的先决条件,但是没有很多供应商,减少竞争,以降低系统的成本和更少的机会增加质量,标准的互操作性,和鲁棒性。更糟糕的是,没有一个市场,消费者不太可能采用的标准,所以没有其他供应商进入势头。gydF4y2Ba
标准会憔悴,直到经济和开放是如此引人注目,供应商和消费者同时进入市场的主要泵市场整体采用。gydF4y2Ba
作为一个简单的例子,认为个人电脑。在早期,有无数的专用电脑。突然,IBM打破自己保持的传统设计控制和创建开放的事实上的标准个人电脑的定义。这样创建的IBM个人电脑市场及其组件。IBM个人电脑制造也使其他公司生产电脑。组件制造商(软盘驱动器、硬盘、电源)和个人电脑制造商,和电脑的价格稳步下降。相比之下,苹果和其他人仍然是一个封闭的系统,没有受益于规模经济,个人电脑,所以它不喜欢成功的巨大市场份额。gydF4y2Ba
标准只会真正的长期生存能力,成功地创造了一个市场的供应商以及消费者想要利用标准。最好的方法来衡量标准是最有前途的和提供最好的长期生存能力是检查它的市场渗透。最终,市场的存在在一个特定的实时以太网标准现场总线作为证明标准组织已经成功地完成了工作,消费者和其他人很容易创建组件,可以即插即用和替代品,和它在可预见的未来仍将是可行的。到目前为止,我们已经关注的方法实时以太网现场总线标准可以评估为长期成功。现在,我们将定义的具体措施和结论制表的每个标准的相对市场力量。gydF4y2Ba
这个评价旨在确认的标准是开放和标准的身体存在,并计数在市场上的公司数量。一个强大的市场意味着一个强大的采用标准。以下是我们的观点的关键球员组成的供应链实时、基于以太网的现场总线市场:gydF4y2Ba
•总成员公司,制造商、生态系统和终端用户支持的标准gydF4y2Ba
•生产公司,公司产品标准的补充gydF4y2Ba
•实时组件制造商定义的关键要素——企业供应所需的标准和协议工作:gydF4y2Ba
•EtherCAT——EtherCAT大师和EtherCAT奴隶ASICgydF4y2Ba
•以太网/ IP -线控制器,防止碰撞gydF4y2Ba
•以太网Powerlink - CSMA / CD机制,掌握(控制器)gydF4y2Ba
•PROFINET红外热成像——站和特殊的开关gydF4y2Ba
•serco——站有两个通信端口gydF4y2Ba
•伺服驱动器制造商gydF4y2Ba
•I / O制造商gydF4y2Ba
应该注意的是,这些标准是偶尔从专有或non-Ethernet基础标准,和下面的表不包括数量的所有标准的供应商,而供应商导致的实时以太网现场总线组件。然而,总会员是不区分公司成为成员之间由于其采用第一代专有协议和后一代开放的标准协议。结果,这些数字只是包括但可以欺骗如果协议是从专有协议。(例如,很难区分成员加入现场总线Profibus和PROFINET红外热成像目的。Org)gydF4y2Ba
市场说,EtherCAT已经到了一个临界点的接受。gydF4y2Ba
EtherCAT是迄今为止最广泛接受和采用实时以太网现场总线标准。在技术部分,所述EtherCAT提供最好的价格/性能。和在这一节中,结论是EtherCAT将是最持久的和既标准因为安全号码。gydF4y2Ba
识别标准,采用最好的,最好的长期生存能力,我们只是清点数量的供应商接受并符合相应的标准理解是否创建了市场的竞争,将会导致长期生存能力。我们还统计消费者的数量,签约为标准团体会员,希望这将作为代理消费者意识的相对强弱。最好的,最有说服力的,最可行的标准只是大多数供应商的标准在整个供应链以及大多数消费者。EtherCAT站分开。gydF4y2Ba
应该注意的是,计算消费者的数量或数量的部署或与标准相关的收入并不是本身的一个很好的衡量市场接受。通常一个行业巨头可以倾斜的感知重要性标准等提供误导性的统计数据。泰坦在工业上可以包它的“标准”协议与每一个设备运往膨胀。有时消费者甚至不知道泰坦的标准嵌入设备中。成功的标准是市场的警示信号。没有供应商,就没有自由市场竞争和消费者支付的价格。gydF4y2Ba
机制造商采用循环的重要性gydF4y2Ba
最后,大型设备制造商,制造企业,有时政府扮演至关重要的角色创建的理想条件的验收标准达到一个临界质量变成广泛采用的一个转折点。行业巨头通常不希望标准允许最佳的部署,但宁愿更有利可图的整体解决方案的提供者。它是超级大终端用户消费组织与购买力,可能意味着不同的成功标准。gydF4y2Ba
EtherCAT科技集团应用材料和其他大型供应商感谢驾驶EtherCAT的验收。尤其是应用材料(还),是世界上的一个卓越的半导体公司在2015年大约有8.7美元的收入。虽然从伺服依赖整个伺服系统解决方案制造商多年来,还坚决告诉供应商,将EtherCAT如果伺服制造商想要争夺生意,那么解决方案必须EtherCAT。gydF4y2Ba
因为如此多的供应商组织收入,他们被迫采用的标准或风险被竞争对手拒之门外。当世界上最好的供应商开始支持EtherCAT司马义为了赢得业务,其他供应商紧随其后。引爆点。有时候,政府可以帮助一个标准,如果他们有类似的购买力,而有时政府承认并遵循这一趋势。中国政府就是一个很好的例子。2012年,中国政府推荐标准的以太网Powerlink实时以太网现场总线。当时,它有动力和有经过验证的性能,所以它似乎是一个合乎逻辑的选择。两年之后,中国政府改变了它的决定和建议EtherCAT标准。政府认识到EtherCAT取得关键的市场渗透和交付更好的经济回报。gydF4y2Ba
结论gydF4y2Ba
根据各自的组织的营销抵押品和每个标准的采纳者和推动者,所有实时以太网现场总线标准提供令人信服的和差异化的价值。但本文试图确定哪些标准提供最好的价值和有最好的机会长期可行。正如我们指出的那样,如果一个公司不选择最好的标准,它将处于竞争劣势。这就是为什么它是如此重要,第一次就把事情做对。gydF4y2Ba
市场:口语EtherCAT是最好的,最有价值的,可行的标准。它提供了最佳的性能,价格/性能,并且有一个临界质量采用者的供应商和终端用户。采用率和供应链真正区分EtherCAT广度,是投影的基础,它将会在市场上最强的标准。gydF4y2Ba
附录gydF4y2Ba
来源:gydF4y2Ba
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•PROFINET红外热成像www.profibus.comgydF4y2Ba
•serco三世www.sercos.degydF4y2Ba
杰弗里·d·希巴德gydF4y2Ba
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IntervalZero的形成背后的推动力量,杰夫的收购前Ardence领导从Citrix嵌入式技术业务系统在2008年6月。gydF4y2Ba
杰夫了20多年的行政管理、企业和产品策略,销售,营销,IntervalZero和工程经验,有稳定的收入和客户增长全球在他的领导下。gydF4y2Ba
关于KingStargydF4y2Ba
的gydF4y2BaKINGSTARgydF4y2Ba柔软的运动平台是一个纯软件解决方案,优于硬件和其他竞争与精度性能软件解决方案成本的一半。KINGSTAR是一个开放的,基于标准的集成平台,使运动和视觉控制工程师设计、开发和集成运动和视觉控制应用程序与KINGSTAR软运动库和软件PLC。EtherCATand实时的基础是建立在64位Windows操作系统,功能集成和是一个完整的平台。gydF4y2Ba
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