MTS传感器四大主流实时工业以太网技术比较- Profinet

MTS传感器具备丰富的电气接口信号选择，包括四大主流实时工业以太网接口PROFINET 、POWERLINK 、Ethernet/IP 和EtherCAT 。传感器用户经常会提出这方面的需求—对于主流实时工业以太网系统的评价：“在哪些方面存在差异？”，对于这个话题，我们结合Ethernet POWERLINK中国用户组织发布的分析数据，结合MTS传感器工业以太网接口应用技术，进行相关的总结。 
实时工业以太网系统的选择理由：实时性。IEEE802.3以太网中存在的用于解决数据碰撞的机制带来了数据传输的延迟，为了达到实时性，工业以太网协议采用了不同的特定方法去避免这种碰撞，对于硬实时，信号传输时间必须的按照时间帧来进行，或者他们可以触发一个错误机制，当一个循环时间达到数百个毫秒的系统应用对于软实时是足够的，例如温度调节，而对于数字控制或运动控制应用经常需要其循环周期小于1mS。
选择何种工业以太网系统进行比较的另一个关键方面是其市场占有情况，相关调研表明大约四分之三的工业以太网使用Ethernet/IP，PROFINET，或Modbus/TCP。其次为POWERLINK和EtherCAT—这两个系统特别适合硬实时性要求。以下描述中不考虑Modbus/TCP，因为ODVA组织已经表明它将被集成到Ethernet/IP网络中。实时等级和应用领域(IAONA分类)图示如下：
 为实现实时以太网有以下三种方法：
1. 基于TCP/IP：协议基于标准TCP/IP层级并在其顶层实时机制。这种方案通常有性能范围限制。
2. 标准以太网：协议在标准以太网的顶部实现。这些方案得益于以太网而无需更多投资。
3. 修改以太网：标准的以太网层、以太网机制和基础结构被修改。这些方案把性能放在标准兼容性之前考虑。
 各系统使用三种不同的方法来实现实时性：
﹣ POWERLINK网络，主站授权每个节点独立发送数据
﹣EtherCAT网络，集束帧报文的传输跟随主站的时钟
﹣ PROFINET IRT使用同步开关控制通信过程
﹣ Ethernet/IP通过采用CIP Sync同步分发IEEE 1588兼容的时钟信息给整个网络
PROFINET通信: PROFINET(“过程现场网络”)按照对于确定性的需求而划分为三种不同的等级实现：PROFINET RT用于软实时或没有实时性要求的应用，而PROFINET IRT则是针对硬实时需求的应用。该技术由SIEMENS和PROFIBUS用户组织PNO的成员公司共同开发，它是基于以太网的PROFIBUS DP的成功应用，PROFINET I/O所有I/O 控制器之间的数据传输以及参数化，诊断，和网络的布局。
 为了覆盖不同的性能等级，PROFINET使得各协议和服务可自由采用生产者/消费者原则。高优先级的有效载荷数据通过以太网协议并以以太网帧VLAN的优先次序直接发送，而诊断和配置数据发送使用UDP/IP，这使系统实现循环周期时间约10毫秒的I/O应用。
对于时钟同步周期时间要求低于毫秒如运动控制应用，则提供PROFINET IRT，它实现了一个分时复用的硬件同步开关—所谓的动态帧包装(DFP)，以在将来为用户提供一个新的PROFINET变化的设计。它优化了循环时间以使用集束帧原理来实现特定网络设备。
MTS Temposonics? R-系列Profinet值输出非接触式位移传感器,有RP 和 RH两种外型：
? 重复精度优于0.001%
? 分辨率高达1 μm
? 直接Profinet输出
- 多磁铁位置测量：zui多19个位置
- 速度测量
- 传感器状态
- 错误信息(磁铁状态)
- 内置 IRT 开关
?测量行程 25 - 7600 mm
MTS Temposonics? R-系列Profinet值输出位移传感器满足Profinet 10工业以太网标准，可以作为分布式外围设备直接工作在网络内，具有高速数据传输和实时响应的特点，并通过了PNO ( Profinet用户组织)的*认证。
MTS Temposonics? R-系列Profinet值输出位移传感器版本号
a) Encoder Profile 4.1:PNO标准版本
b) MTS Communication Profile:可以同时测量19个位置，参数配置与Profibus传感器类似
MTS Temposonics? R-系列Profinet值输出位移传感器组态到CP1616 PC station的PROFINET IO网络的编程画面：
MTS Temposonics? R-系列Profinet值输出位移传感器组态后的属性参数修改界面：