600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

EtherNet/IP против EtherCAT: в чем разница?

Преобразователи частоты

A недавний отчет HMS показывает, что промышленный Ethernet в настоящее время составляет 59% мирового рынка промышленных сетей. Здесь мы рассмотрим две наиболее известные промышленные сети Ethernet — EtherNet/IP и EtherCAT — и сравним сильные стороны каждой из них для многоосевых приложений.

Согласно Открытая ассоциация поставщиков DeviceNet, EtherNet/IP — это “название, данное Общему промышленному протоколу (CIP), реализованному через стандартный Ethernet (IEEE 802.3 и набор протоколов TCP/IP)”. Он был разработан для промышленной автоматизации и управления технологическими процессами компанией Allen-Bradley (ныне Rockwell Automation) и выпущен в 2001 году. Несмотря на то, что она в основном поставляется компанией Rockwell Automation, уровень ее внедрения является самым высоким среди всех промышленных сетей Ethernet, занимая, по оценкам, 15% рынка.

Ассоциация поставщиков Open DeviceNet (ODVA) — это международная ассоциация, которая управляет EtherNet/IP и CIP.

Следуя за Стандартное программное обеспечение/Стандартный Ethernet архитектура EtherNet/IP использует физический, канал передачи данных, сетевой и транспортный уровни стандартного Ethernet с общим промышленным протоколом (CIP) поверх TCP/IP и UDP. Он уникален как единственный промышленный протокол Ethernet, полностью основанный на стандартах Ethernet. Это означает, что EtherNet/IP использует то же оборудование, что и стандартные сети Ethernet, что делает его легкодоступным, недорогим и привычным для ИТ-персонала.

EtherNet/ IP определяет два типа связи: явный, который используется для передачи необходимых данных, таких как информация, и неявный, который используется для данных, которые необходимо отправить в режиме реального времени. Явные сообщения передаются через TCP, в то время как неявные сообщения (которые требуют высокой скорости и низкой задержки) отправляются через UDP. Неявные сообщения могут использовать модель производитель-потребитель. В этой модели сообщение передается один раз, независимо от количества потребителей, и потребляется одновременно многими узлами (устройствами) в сети (метод, называемый многоадресной связью). Модель производитель-потребитель обеспечивает эффективное использование полосы пропускания сети и более высокую общую скорость, особенно когда нескольким потребителям необходимо получать одни и те же данные от производителя.

Несмотря на свою стандартизацию и высокоскоростную передачу данных, EtherNet/IP по своей сути не обеспечивает производительность в реальном времени или не гарантирует выполнение в течение определенного периода времени. Это связано с тем, что пакеты данных TCP /UDP /IP могут поступать в любое время в любом порядке с любого устройства. Таким образом, EtherNet/IP в своей базовой форме не является идеальным решением для задач синхронизированного управления движением.

Чтобы удовлетворить потребность в многоосевом распределенном управлении движением, ODVA разработала несколько сетевых расширений, известных как CIP Motion и CIP Sync (для синхронизации часов между осями), которые позволяют EtherNet / IP обеспечивать детерминированную производительность в режиме реального времени с замкнутым контуром, сохраняя при этом соответствие стандартам Ethernet.

Общий промышленный протокол (CIP) — это сетевой прикладной уровень для приложений промышленной автоматизации в реальном времени. CIP определяет структуру объекта и передачу сообщений, позволяя осуществлять доступ к различным устройствам с использованием общего механизма. Каждое устройство в сети EtherNet/IP представляет себя в виде ряда значений данных, называемых атрибутами, которые сгруппированы в наборы объектов.

CIP также используется в DeviceNet и ControlNet, поэтому они совместно используют библиотеку объектов и профили устройств с EtherNet/IP. Это обеспечивает совместимость по принципу «подключи и играй» между устройствами разных производителей, а также обмен сообщениями, настройку и диагностику ввода-вывода в режиме реального времени по одной сети без специального программного обеспечения.

EtherCATEtherCAT (технология Ethernet для автоматизации управления), представленная в 2003 году, была разработана компанией Beckhoff и в настоящее время управляется Технологическая группа EtherCAT (ETG). Как и EtherNet/IP, EtherCAT построен на физическом уровне Ethernet. Но вместо того, чтобы использовать TCP/IP для транспортировки и маршрутизации сообщений, EtherCAT использует подход “обработка на лету” (также называемый “общение на лету”).

При таком подходе ведущий EtherCAT отправляет телеграмму (пакет данных), которая проходит через каждый узел или ведомое устройство (обычно диск или устройство ввода-вывода). Уникальная особенность EtherCAT заключается в том, что подключенные к сети подчиненные устройства могут считывать или извлекать из telegram только необходимую им информацию и могут добавлять данные в telegram до того, как они перейдут к следующему подчиненному устройству. Телеграмма проходит через все подключенные ведомые устройства, а затем возвращается ведущему.

Чтение и запись в / из telegram разрешены специальным ASICна каждом подчиненном устройстве EtherCAT. Этот аппаратный подход означает, что каждое ведомое устройство вводит минимальную задержку (delay) в процесс, и коллизии невозможны. Сетевые команды в сети EtherCAT могут обрабатываться со скоростью, не уступающей скорости аналоговых систем.

EtherCAT обеспечивает детерминированную связь в режиме реального времени и хорошо подходит для синхронизированного многоосевого управления движением “из коробки”, без необходимости в дополнительном оборудовании для достижения синхронизации между несколькими осями.