详解如今安川机器人等主流机器人通用的几大类通讯方式

 Ethernet/IP

 以太网/ IP是在2000年3月通过了控制网国际和ODVA（开放DevicenetVendors协会联合开发的工业以太网标准。

 实现实时性的方法

 Ethernet/IP实现进行实时性的方法是在TCP/IP层之上发展增加了企业用于通过实时信息数据可以交换和运行过程中实时管理应用的CIP协议（Common Industrial Protocol ）。

 以太网/IP采用生产者/消费者数据交换模型。 生产者向网络发送具有**标识符的数据包。 消费者根据需要通过标识符从网络接收所需的数据。 这样，数据源只需要将数据一次传输到网络，其他节点选择性地接收数据，提高了通信效率。

 在 cip 协议的控制下，实现了非实时数据和实时数据的传输。 Cip 是一种面向工业设备的端到端面向对象协议，独立于物理层和数据链路层，使不同供应商提供的设备能够很好地相互作用。 另外，为了获得更好的时钟同步性能，2003年 odva 将 ieee 15888引入以太网 / ip，建立了 cipsync 标准，提高了以太网 / ip 的时钟同步精度。

 EPA

 EPA是支持的“863”，浙江大学，清华大学，浙江测控技术公司，大连理工大学，中国社科院自动化等单位的研究所联合研制，用于工业测量和控制系统的实时以太网标准。

 实现实时性的方法

 EPA实现进行实时性的方法是在ISO/IEC8802.3协议所规定的数据网络链路层控制之上发展增加了学生一个EPA-CSME （ communication scheduling management entity，通信技术管理信息实体）。

 增加EPA-CSME，EPA-C中小企业管理调度数据包，它支持两种通信调度模式：使用CSMA / CD通信机制，非实时数据直接DLE和DLS-使用在非实时通信层：传输之间，而没有任何缓冲和处理;确定性的实时调度，根据DLE的要发送时，一个PHY的时序和大小的DLS-用户优先级控制并透过，从而避免了数据包网络碰撞EPA数据。

 另外，EPA网络企业为了可以避免出现冲突的发生将控制系统网络分成了若干个由网桥相互之间隔离的控制研究区域一一微网段。各微网段内通信互不干扰。不同微网段的设备的通信技术需要我们通过网桥转发来实现。这使得中国网络中的任何一个报文都被要求严格的监控，从而有效避免了广播风暴的产生。

 如今，浙江大学中控等一些公司开发了多种产品EPA产品，包括基于EPA的控制系统、基于EPA的发射机、执行器、远程分散控制站、数据采集器、现场控制器、无纸记录仪。 环保局分布式网络控制系统已成功应用于工厂。

 Ethernet Powerlink

 以太网 powerlink (epl)是2001年由奥地利 b & r 公司开发的一种实时以太网解决方案。 2003年，全球自动化和驱动行业的**企业成立了 epsgc 以太网 / 电力连接标准化组织，以规范和提高电力连接技术。

 实现实时性的方法

 EPL是标准的CANopen的发展奠定了基础。的方式来实现它是提供一种用于实时扩展，引入SCNM（时隙通信网络管理，网络管理的通信时隙）的机制实时TCP / IP协议栈，以消除不确定性?SMA / CD的。

 SCNM原理是网络可以按照自己一个企业固定的周期管理进行信息通信。每个生命周期主要分为以下三个时间槽：同步时间槽、异步时间槽、空闲时间槽。实时性要求我们严格的数据在同步时间槽中传输。时间不苛刻的数据在异步时间槽中传输。在三种时间槽中又根据我国网络中通信系统节点的数目划分为两个不同的子时间槽。这样才能保证了实时分析数据的实时性传输，又杜绝了中国网络文化冲突的发生。

 PROFINET

 PROFINET是PI（PROFIBUS国际组织）提出的工业以太网标准的组织。从2004年4月初，PI和INTERBUS俱乐部（的Interbus总线俱乐部）共同负责合作的发展与PROFINET的相关标准。 INTERBUS PROFIBUS技术和技术可以无缝地集成在整个控制系统。

 现在PROFINET有三个系统版本，能够有效实现3种类型的通信：TCP/IP标准数据通信和两类信息实时网络通信。在这些企业版本中，PROFINET提出了对IEEE802.1 D和IEEE1588进行分析实时性扩展的技术研究方案，同时，根据学生不同的实时性要求我们采用各种不同的实时发展通道管理技术。

  PROFINET提供的标准通道使用TCP/IP协议进行非实时通信，用于设备参数化、配置和诊断数据的传输。 两个实时通道：实时通道RT和实时通道IR..

 实时通道 rt (real-time channel software)是一种具有通用响应时间的软件实时解决方案，主要用于工厂自动化领域中过程数据、事件控制信号和报警信号的***循环传输。

 实时通道IRT（IsochronousReal时间）与专用ASIC芯片来解析所述数据帧，从而使处理时间缩短。该实施例特别适合于高传输性能，以及需要同步数据的快速同步传输时钟同步运动控制过程。

 另外可以根据实际应用研究对象的不同，PROFINET有两种技术组网工作方式：PROFINETIO和PROFINET CBA。

 SERCOS III

 SERCOS（串行实时通信系统，串行实时通信系统）出生于1989年，并成为国际标准IEC61491}} 26，1995年至今，SERCOS经历了三代发展：SERCOS I，II SERCOS，SERCOS III，其SERCOSI和SERCOS II统称为SERCOS。 SERCOS SERCO S III是组合的一个成熟的产业以太网通信机制和产品，都是具有实时特性的SERCOS，还具有以太网的特性。 SERCOS，SERCOS III相对于一个优势：

 基于中国工业以太网，数据进行传输速率可以高达1OOMbit/s；

  能够实现标准的TCP/IP通信；

 能够使用弯曲的铜线和光纤通讯;

 的线性和环形拓扑;

 从从站叉通信焦站所支持;

 支持从站的热插拔;支持与安全管理相关的数据进行传输；

  向下兼容以前的SERCOS总线协议。

 实现实时性的方法

 Sercoss iii 使用 tdma (时分多路复用)通信机制来实现实时的确定性以太网。 它可以连接到一个驱动器，i / o 设备，或传感器使用线性或环形拓扑，但不支持星型结构。

 RTEX

 RTEX松下高速运动控制，实现*初是作为早在2004年的高端总线技术的实时性要求，它已经提出。作为一款为活动操纵量身定做的高端及时活动操纵总线，RTEX总线经由多年打磨，曾经构成集活动控制器、伺服、步进、长途IO、变频器等的团体活动操纵系统生态圈，并以其高速、高精、高抗干扰、高性价比、简单可靠性、易开发的特点在各行各业为用户创造了巨大的价值。

 RTEX主要特点：

 高速且高精：RTEX通过研究采用**值式位置进行指令、指令更新发展周期可以通过网络参数可选、增加企业单位之间距离内指令点数，以及学生高达4Gpulse的指令数据传输速率，实现了高速与高精***的统一；

 高抗的干扰：随着较短的数据帧，该帧的数据冗余，数据帧修复功能，如环形拓扑，RTEX完全支持的抗躁狂的通信网络，并防止设备的停机时间由于引起通信的干扰;

 高实时性、同步性：RTEX总线进行*小信息通信发展周期可达到125us，在百微秒级的同步管理控制周期内，指令学生能够被及时得到有效地发送到网络系统内的各个轴上，保证我们每个轴都有一个一致、**的实时性和同步性；

  开发难度低：RTEX芯片解决方案提供丰富的运动控制算法和功能模块，并内置数据帧修复等特殊功能，开发难度低，且大大缩短开发周期，可快速实现辅助功能开发和产品升级！！

 实施设备预诊断: 依靠 rtex 总线，可以更快地对设备进行诊断和维护，并通过数据采集和分析进行设备故障诊断。

 EtherCAT

 EtherCAT是一种由倍福（Beckhoff公司）公司于2003年提出的实时工业以太网技术。为了提供EtherCAT的自动化产品供应商的技术支持来自世界各地，到2003年ETG年底（EtherCAT技术协会）组织成立。到目前为止，该组织是世界上*大的工业以太网组织，已经有2705名成员，以及越来越多的成员，我们可以看到在工业领域的地位和EtherCAT技术的作用将得到越来越重要。经过几年的发展，EtherCAT的一个被广泛认可之后，现在已经进入了各种相关的国际标准：IEC61158 Type12; CPF12的IEC61784;在IEC61800，EtherCAT和CANopen的DS402支持SERCO S规范;在IS015745，EtherCAT的支持DS301。

 EtherCAT主要发展特点：

 1.完全符合以太网标准：普通以太网相关的技术可以应用到EtherCAT的网络。与其他以太网设备的EtherCAT设备可以在同一网络中共存。普通以太网卡，交换机，路由器，和其他标准组件可以在EtherCAT的使用。

 2.支持通过多种网络拓扑进行结构:线型、星型、树型：可以选择使用一个普通工业以太网技术使用的电缆或光缆。当使用1OOBase-TX电缆时允许他们两个主要设备企业之间的通信安全距离达100m。当使用100BASE-FX模式，使用具有两对光纤在全双工工作模式下，单模光纤系统能够发展达到40千米的传输时间距离，多模光纤信息能够有效达到2千米的传输数据距离。EtherCAT还能够提高使用Beckhoff公司作为自己教学设计的低压差分信号LUDS （ Low Voltage Differential Signaling，低压差分信号）线来低延时地通信，通信服务距离我们能够真正达到10米。

  3.广泛的适用性：任何具有公共以太网控制器的设备都具有作为EtherCAT主机的条件，如嵌入式系统、普通PC机、控制板等。

 图4。 高效、短刷新周期: 以太网从站对进程数据帧的读取、解析、提取和插入均由硬件实现，使数据帧的处理不受 cpu 性能和软件实现的影响，时延小，实时性高。 Ethercat 的刷新周期也小于100 us。

 该装置能够压缩大量的数据：EtherCAT的以太网帧可被压缩的许多设备的数据，以使得有效的数据速率EtherCAT网络可以达到90％。根据**公布的1000测试I / O更新时间仅仅为30us，其中还包括I / O周期时间。和接收1486个字节在一个单一的以太网帧刷新时间（对应于12 000 I / O）紧紧300US。

 6.同步进行性能可以很好：EtherCAT使用高分辨率的分布式系统时钟使各从站节点间的同步控制精度要求能够远小于lus。

 7.从子网需要：非常复杂的节点或仅一个或两个数字I / O可以被用作EtherCAT从站。

 8.多种不同应用层安全协议进行接口：EtherCAT拥有一个多种信息应用层通过协议标准接口来支持发展多种文化工业生产设备行业行规：CoE （ CANopen over EtherCAT）用来提供支持CANopen协议，SOE （SERCOE over EtherCAT）用来作为支持SERCOE 协议，EOE （ Ethernetover EtherCAT）用来研究支持企业普通的以太网技术协议，FOE （ File over EtherCAT）用于学生上传和下载使用固件管理程序或文件;AOE （ADS over EtherCAT）用于实现主从站之间非周期的数据可以访问中国服务。对多种学习行规的支持系统使得网络用户和设备以及制造商很容易从现场控制总线向EtherCAT转换。


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