实时以太网PPT课件

➢Ethernet Powerlink实时以太网：(由奥地利B&R公司于2001年开发，并在 2002年成立了EPSG(Ethernet Powerlink Standardization Group)组织。战略伙 伴有设备级通信协议和行规用户集团、工业自动化开放网络体系结构集团）
➢EtherCAT实时以太网: （由德国Beckhoff公司开发，并得到ETG(EtherCAT
• 工业以太网在技术上与商用以太网是兼容的。
2021/3/7
CHENLI
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工业以太网与实时以太网
➢对于响应时间小于5ms的应用，上述工业以太网已不能 胜任。为了满足高实时性能应用的需要，各大公司和标准 组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案 。这些方案建立在IEEE802.3标准的基础上，通过对其和 相关标准的实时扩展提高实时性，并且做到与标准以太网 的无缝连接，这就是实时以太网。
2021/3/7
CHENLI
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六种实时以太网
➢EPA（Ethernet for Plant Automation）实时以太网：（我国自行开发的标准 ）
➢Ethernet/IP实时以太网：（ControlNet国际组织CI、工业以太网协会IEA和 开放的DeviceNet供应商协会ODVA等共同开发的工业网络标准）
2021/3/7
CHENLI
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2、工业以太网与实时以太网
• 通常，人们习惯上将用于工业控制系统的以太网统称为工 业以太网。但是，如果仔细划分，按照国际电工委员会 SC65C的定义，工业以太网是用于工业自动化环境，符 合IEEE 802.3标准，按照IEEE 802.1D“媒体访问控制 （MAC）网桥”规范和IEEE 802.1Q“局域网虚拟网桥” 规范，对其没有进行任何实时扩展（extension）而实现 的以太网。通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采 用交换式以太网和全双工通信、采用信息级和流量控制及 虚拟局域网等技术，到目前为止可以将工业以太网的实时 响应时间做到5～10ms，相当于现有的现场总线。
2021/3/7
CHENLI
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2、工业以太网与实时以太网
• 长期以来，由于现场总线争议不休，互通与互操作问题很难解决，于 是现场总线开始转向以太网。经过近几年的努力，以太网技术已经被 工业自动化系统广泛接受。
• 众所周知Ethernet网络出现于1975年，并于1982年制定成为IEEE 802.3标准的第一版本。1990年2月该标准正式成为ISO/IEC 8802.3 国际标准。在这期间，Ethernet从最初10Mbps以太网，过渡到 100Mbps快速以太网和交换式以太网，直至发展到今天的光纤以太 网和万兆以太网。
• 工业控制网络的实时性还规定了许多技术指标，如交付时间、吐量、 时间同步、时间同步精度、以及冗余恢复时间等。对于这些性能指标
都有详细的规定，例如，我国制定的“用于工业测量与控制系统的 EPA 系统结构与通信规范”国家标准中规定网络的时间同步精度分 为8 个等级；即0 为无精度要求、1 为时间同步精度< 1s、2 为时间 同步精度<100ms、3 为时间同步精度< 10ms、4 为时间同步精度< 为时间同步精度< 100µs、6 为时间同步精度<10µs、7 为时间同步精 度< 1µs。、
• 可以说，开放的Ethernet是三十年来发展最成功的网络技术，它是在 与IEEE 802.4令牌总线局域网和IEEE 802.5令牌环局域网两个对手的 竞争中脱颖而出的，并导致了一场信息技术的革命。Ethernet网的快 速发展和广泛应用有力地推动了高技术芯片和系统开发，从而大大提 高了网络性能和降低了系统成本。因而，Ethernet每年在世界上的安 装量超过上亿个节点。
Ethernet/IP;CPF 3 PROFINET;CPF4 P-NET;CPF6
Interbus;CPF10 VNET/IP;CPF11 TCNET;CPF12 EtherCAT;CPF13 Ethernet Powerlink;CPF14 EPA( 中 国);CPF15 MODBUS/TCP和CPF16SERCOS等11种实时 以太网行规集。其中，包括我国EPA实时以太网标准的6 个 新 增 实 时 以 太 网 将 以 IEC PAS （ Publicly Available Specification）公共可用规范予以发表。
➢Modbus-IDA实时以太网：(Modbus组织和IDA集团合并、联手开发，致力 于建立基于Ethernet TCP/IP和Web互联网技术的分布式智能自动化系统）
➢ProfiNet实时以太网：(由Profibus International组织提出的基于以太网的自 动化标准。它构成从I/O级直至协调管理级的基于组件的分布式自动化系统的 体系结构方案）
几种实时以太网简介
实时以太网技术中，有六个主要的竞争者：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
EPA
EtherCAT
Ethernet PowerLink
PROFINET
MODBUS-IDA
Ethernet/IP
2021/3/7
CHENLI
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1、工业控制网络的实时性
• 对于工业自动化系统来说，目前根据不同的应用场合，将实时性要求 划分为3 个范围，它们是：信息集成和较低要求的过程自动化应用场 合，实时响应时间要求是100ms 或更长；绝大多数的工厂自动化应 用场合实时响应时间的要求最少为5 ～ 10ms；对于高性能的同步运 动控制应用，特别是在100 个节点下的伺服运动控制应用场合，实时 响应时间要求低于1ms，同步传送和抖动小于1µs。
➢IEEE1588------精确的时间同步协议
2021/3/7
CHENLI
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工业以太网与实时以太网
• 2003年5月，IEC/SC65C专门成立了WG11实时以太网工 作 组 ， 该 工 作 组 负 责 制 定 IEC 61784-2“ 基 于 ISO/IEC 8802.3的实时应用系统中工业通信网络行规”国际标准， 在 该 标 准 中 包 括 ： Communication Profile Family 2