四大主流实时工业以太网接口系统选型对比分析

与现存应用规范兼容性

EMC易感性/传输可靠性

集束帧相较于独立帧更易电磁干扰。如果一个帧被破坏，集束帧将丢失整个数据帧。

电气连接点

一个特殊的EtherCAT特性使得所有通信同时通过内部I/O端子总线进行路由，然而，由于增加了更多的干扰而造成安全风险抵消了其优越的性能。

灵活的线路拓扑

EtherCAT和SERCOS网络通常以逻辑环方式组织，这个环可以在主站那里实现物理的闭合，或者在菊花链方式下在最后一个节点处实现物理线路的闭合。EtherCAT提供通过特定结合点的枝路连接，但是，整个帧的行程上下与返回仍然是按照这种逻辑环进行。

高可用性

仅POWERlink在其规范中包含有主站和线路冗余，并在实际项目中实现，对于PROFINET和Ethernet/IP而言，基于特定的交换方式下的应用实现也是可行的。

热插拔

POWERlink,Ethernet/IP和PROFINET提供了用户热插拔能力,而对于SERCOSIII和EtherCAT由于其必须采用环形拓扑结构而受到了一些限制，SERCOSIII允许将一个节点踢出网络，在这种情况下，相邻的两个节点接近TX和RX线路，节点可以通过主站到达另一个。EtherCAT不支持热插拔能力。

千兆网络就绪

由于Ethernet/IP和POWERlink是专门的基于软件的技术，这些协议可以被千兆以太网硬件所采用，与此相反，EtherCAT需要ASIC，PROFINETIRT也需要一些重新设计的硬件—包括特殊的交换机，FPGA方案也可以被用于千兆以太网。

国际标准的支持

IEC61158国际标准化协议(称为“类型”)用于工业控制方法。IEC61784-2标准化通信规范族(称为“CPF”)。GB标准是中国国家标准由国家标准化管理委员会编制并发布。GB/Z是国家指导性文件。这代表作为信息参考而不作为强加的。通信技术的最高级为GB/T—国家推荐性标准，它必须满足：完全开放的技术、全球广泛使用的技术、不受制于任何国家和公司。

市场上的产品

基于ERTEC公司的IRT产品已经在市场上可用，然而，DFP性能的介绍及新一代的ASIC用于与之连接的节点尚未与现在的IRT方案兼容(由Phoenix提供的触发芯片)。

系统的通信架构

如果一个主站发送一个数据帧给它自己而不经过任何节点，这个帧再次回到主站是在122微秒后(在单个数据帧以最大以太网数据量下)在理论上，它有可能在数据其它帧其它部分到达时就处理，

然而用于校验数据准确性的CRC必须在所有数据接收到后进行确认，这个局面下不考虑其它因素如PHY造成的延迟，线路和以太网口的延迟，用于内部到主站的数据传输等，然而，一旦信号离开主站，在网络线路上的路程和从站内处理必须考虑在内

无论选择集中或分布式架构，系统的前瞻性即可能的未来需求必须被认真考虑。分布式的优势之一：允许在不同控制环增加节点而不会影响基本的循环时间。例如，基础性的改变不必为全局概念而改变。此外，附加的功能如环境监测及集成安全技术将比集中式在控制环产生更少的影响—这些均是依赖小数据容量的。

直接交叉通信

直接交叉通信为那些时间非常苛刻要求的应用提供了一个关键的收益-例如高速驱动控制-轴可以被高速同步的同时保持极高精度。由于所有的位置值可以直接的分配而无需通过主站，这带来更低的网络负载以及确保对于相关连的轴而言数据是在当前周期可以使用的(例如轴的实际相位值)，如果数据必须先行经过主站-这不仅延迟了一个周期，而且网络上的数据负载量也同时大幅增加。

重载数据传输

涉及大容量数据处理的应用中，数据传输将影响整个循环的时间耗费。支持优先级机制的系统允许高优先级数据在每个周期里进行传输，而对于低优先级数据则仅仅隔n个周期进行扫描。

实际循环时间

在解决方案中使用集束帧时，数据必须通过每个控制器2次，如果信号要经过许多节点，总传输时间将大幅上升，由组织引用的原始性能数据必须被调查来消除这种效果。另一个要考虑的是性能取决于实现特性，例如，在实际控制系统中运行的应用程序的任务等级。

抖动

确保最小的抖动和极高精度的信号确定性延迟是控制质量的关键要素(时钟偏差)。网络节点必须尽可能的同步。各种竞争的网络通过不同的机制来达到这一目标，EtherCAT在ESC(EtherCAT从站控制器)上使用了特殊算法设计分布式时钟规则，而对于POWERlink则是通过一个简单的同步信号(SoC)来达成。

潜在的成本需求

-网络组件额外的设备=外部交换机或Hub

-内部端口=直接集成到设备上的端口，用于环形或菊花链拓扑。

实际性能较量

实际上,比较系统性能是件困难的事情，因为不同系统的特定性能存在差异，Ethernet/IP和PROFINETRT从开始就被排除在外，因为，这些系统仅为软实时需求而设计，PROFINETIRT由于采用了不同的交换机，这导致了应用架构的复杂性，直接的比较与测量显然不适合。