【KHGEARS谐波 | 盘点】十种运动控制总线形式 你还担心不会选吗？

发布时间：2018-03-20 www.cechina.cn

　　发达国家总线控制方式已经发展了至少十几年，目前已经普及，也孕育出大量的比较成熟的总线产品和方案，因为国外的市场有限，这些总线方式纷纷涌向了中国市场，在他们的推动下，中国的锂电、3C、半导体等行业也开始大量使用总线产品，同时也把在欧美的多总线竞争带到了中国。
　　事实上，之所以出现总线控制“百家争鸣”的原因是因为不同的总线方式各有优劣，那么目前市场上主流的总线控制方式有哪些？他们各自的特点是什么？

　　一  PROFINET
　　PROFINET作为一个开放性的网络，可灵活地支持多种拓扑结构，可以允许多种技术协议（比如HTTP、SNMP、ARP、TCP/IP等）同时进行，还具有实时的无线通信能力。
　　此外，由于PROFINET兼容性，几乎可以做到即插即用，不仅让工厂设备互联变得十分便利，还可以与外接设备相连、与因特网互通，同时工厂管理者、操作人员还可以通过电脑IE浏览器，甚至手机、iPad等移动设备进行网络在线控制。网络开放性给PROFINET带来了优越于其他总线的强大系统诊断能力，可覆盖每一个通道，这为工厂连续生产打下坚实基础。
　　二  EtherCAT
　　EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，最初由德国倍福研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。
　　EtherCAT完全符合以太网标准，支持多种拓扑结构:线型、星型、树型，具有广泛的适用性、高效率、刷新周期短、能够压缩大量设备数据、同步性能很好、无须从属子网、多种应用层协议接口等特点此外，EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。
　　三  Ethernet Powerlink
　　POWERLINK最初由B&R开发并于2001年使用， POWERLINK是一个完全免专利费的技术，独立于供应商，采用纯软件方式的协议，却可达到硬实时的性能。在2008年，EPSG提供了该技术的开源版本。
　　POWERLINK集成了完整的CANopen机制，并充分满足IEEE802.3以太网标准，即该协议提供了所有标准的以太网功能特点包括交叉通信和热插拔，允许网络以任意方式进行拓扑。POWERLINK使用时隙和轮询混合方式来实现数据的同步传输。
　　四  Ethernet/IP
　　EtherNet/IP 是一个更现代化的标准协议，是主推ControlNet现场总线的罗克韦尔自动化公司为以太网进入自动化领域所研究创造的以太网工业协议。
　　它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。Ethernet/IP协议由IEEE802.3物理层、数据链路层标准协议和控制与信息协议CIP等3个部分组成。
　　五  CC-link
　　CCLINK是1996年三菱电机推出的一种现场总线，2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。
　　CC-Link其数据容量大，通信速度多级可选择 ,而且它是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。此外，其具有高速的数据传输速度, 最高可达 10 M b/ s 。 CC-Link 的底层通信协议遵循 RS 485 , 一般情况下, CC-Link 主要采用广播-轮询的方式进行通信 ,CC-Link 也支持主站与本地站 、智能设备站之间的瞬间通信 。
　　六  Modbus/TCP
　　早在1971年，Modicon公司首次推出了Modbus协议，ModbusRTU和Modbus ASCII诞生于此。后来施耐德电气（SchneiderElectric）收购了Modicon公司，并在1997年推出了ModbusTCP协议。2004年，中国国家标准委员会正式把Modbus作为了国家标准。
　　Modbus协议具有标准、开放，可以支持多种电气接口，数据帧格式简单紧凑，数据传输量大、实时性好等特点，在工业控制系统中得到了广泛的应用， ModbusRTU和ModbusASCII主要用于串行通信领域，而ModbusTCP则常用于以太网通信。
　　七  RTEX
　　被称为“小规模实时总线王者”的RTEX运动控制总线是松下于2004年推出的，RTEX具有开发简单、高性能、简单低成本、高可靠性。RTEX总线则属于硬实时总线。硬实时总线通过芯片来保证通信的实时性和稳定性，分担了CPU处理同步时钟的工作，所以和软实时比较，硬实时可省去大量软件开发的时间。
　　在强调柔性生产的今天，小型设备组成的流水线更具有快速应变的优势。这也是小规模实时总线的价值所在。RTEX正是适应于这种小系统的实时总线。具备32节点的RTEX总线不但应用于伺服马达、而且也支持直线伺服马达、IO、步进马达及变频器等从站设备中。
　　八  SERCOS III
　　SERCOS在1989年诞生，并在1995年成为国际标准。到目前为止，SERCOS己经经历了三代的发展：SERCOS I，SERCOS II，SERCOS III，其中SERCOSI和SERCOS II统称为SERCOS 。SERCO S III是SERCOS成熟的通信机制和工业以太网相结合的产物，它既具有 SERCOS的实时特性，又具有以太网的特性。
　　SERCOS III基于工业以太网，数据传输速率高达1OOMbit/s；能够实现标准的TCP/IP通信；能够使用CATSE 双绞铜缆和光纤通信；具有线型和环型的拓扑结构；支持从站与从站之间的交叉通信；支持从站的热插拔;支持与安全相关的数据传输；向下兼容以前的SERCO S总线协议。此外，SERCOSS III采用TDMA(时分多路复用)的通信机制实现以太网的实时性和确定性。它能够使用线型或环型的拓扑结构与驱动器、I/O设备、传感器相连接，但是不支持星形结构。
　　九  MetroLink
　　MetroLink- III是安川电机与2007年开发的基于EtherCAT物理层的运动控制现场总线协议，其通讯速率高达100Mbps，能够实现各种控制信息（位置、速度、力矩、IO等）实时通信。其主要支持厂商除安川外主要有PHOENIX、OMRON等公司。
　　MetroLink可连接从站数最多可达62个从站，站间传输距离最长可达100m，可支持级联、星形、点对点拓扑结构，支持周期通讯和事件驱动通讯方式。此外，MetroLink通过FCS帧序列校验机制、传输周期重发机制、双次传输机制、看门狗机制以及专用的电缆保证通讯的高可靠性。
　　十  EPA
　　EPA是浙江中控技术有限公司推出的基于以工业以太网的控制系统，2005年，EPA被正式列为IEC61158第14个类型。
　　EPA将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统，利用高效、稳定、标准的以太网和UDP/IP协议的确定性通信调度策略，为适用于现场设备的实时工作建立了一种全新的标准，其特点是可靠性高、纠错能力强，通信效率高。