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关于Powerlink和EtherCAT的对比,请各位补充

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出0入14汤圆

发表于 2017-8-22 13:37:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 kickdown 于 2017-8-22 13:47 编辑

转发自:http://book.2cto.com/201508/55093.html
这个问题经常会被人问及,因此在这里做一个详细的比较。总的来说,POWERLINK和EtherCAT性能差不多。对于POWERLINK,一个主站带10个从站的网络,最小的循环周期为100μs左右;对于EtherCAT,一个主站带10个从站的网络,最小的循环周期为100~400μs,取决于用户添加的应用层以及主站的性能。

此外,EtherCAT当初是根据机器设备的控制需求制定的方案;而POWERLINK当初的设计目标是工业现场总线,除了可以用于机器控制,还可以用于过程控制、DCS系统等。
下面着重比较一下POWERLINK和EtherCAT,如图1-4所示。
图1-4中,“-”代表差,“+”代表中等,“++”代表好。

(1)技术的所有者

POWERLINK是一项公共且公开的技术,任何单位或者个人都可以无偿将其用于各种用途。

POWERLINK的实现方案之一openPOWERLINK是一套开源的解决方案,它遵循BSD许可,也就是说POWERLINK的使用者对该技术拥有知识产权。

EtherCAT是一项私有技术,它属于Beckhoff公司,使用这项技术的人需要向Beckhoff公司支付许可费用,即使是用户根据EtherCAT技术标准自己开发的方案,也需要支出许可费用。

(2)实现成本

POWERLINK的主站和从站都基于标准以太网,可以在ARM、DSP等带有以太网接口的芯片上实现,也可以在FPGA上实现,如果采用FPGA实现,从站需要5000Les。

EtherCAT的从站可以购买ASIC,价格在10美元以上;也可以采用FPGA,需要15?000Les以上。此外还需要花10万~20万元来购买IP core。

(3)主站的实现

POWERLINK的主站可以采用MCU或者CPU来实现,也可以采用FPGA来实现。从网上可以下载基于不同平台的源代码。基于FPGA的主站方案可以灵活地满足各种需要,而无需考虑HOST采用何种软件平台、何种硬件平台。

EtherCAT的主站目前主要是基于高性能CPU的方案。除了高性能CPU以外,还需要实时操作系统的支持。因为如果操作系统不实时,无法保证EtherCAT的实时性。例如,硬件采用x86的CPU,操作系统选用Windows,就无法达到硬实时。然而实时操作系统的选择是一个令人头疼的事情。

(4)CANopen的兼容性

POWERLINK提供了统一、开源的CANopen代码,对于POWERLINK的使用者而言,由于采用了统一标准的CANopen应用层,这就保证了所有POWERLINK的设备都能互联互通。

EtherCAT的ASIC芯片只提供了物理层和数据链路层,没有提供应用层,因此使用者需要自己开发应用层协议。用户可以自己开发CANopen作为应用层,也可以开发SERCOS作为应用层。由于每个厂家开发的协议各有千秋,从而导致虽然大家都是用EtherCAT的设备,但是却不能互通。这种情况在传统的CANopen设备中经常发生。

(5)性能

EtherCAT采用了集束帧,即网络上所有的节点共用一个以太网数据帧;而POWERLINK的每个节点使用一个单独的数据帧。因此EtherCAT理论上的最小循环周期比POWERLINK小。

但是EtherCAT实际的最小循环周期不一定比POWERLINK小,原因是,虽然EtherCAT从站采用ASIC来实现,达到了硬实时,但是主站却是基于高性能CPU的软解决方案。所以EtherCAT的最小循环周期的瓶颈在于主站,如果主站的CPU性能不够高,或者操作系统实时性不够,就会导致其循环周期增大。

POWERLINK的主站和从站都可以采用FPGA的方案,因此主站和从站都可以达到硬实时的级别,这使得POWERLINK的实际性能高于EtherCAT。

EtherCAT网络中所有节点共用一个以太网数据帧,这个数据帧最大为1500字节,如果网络中所有节点发送和接收的数据量超过1500字节,需要分两个循环周期发送,这一方面会增长循环周期,另一方面会增加应用程序的复杂度。

在小数据量传输时,EtherCAT有可能比POWERLINK快,但在大多数场合下,POWERLINK比EtherCAT快。

(6)技术开放性

POWERLINK的标准化组织EPSG已经宣布POWERLINK是一项开放技术,无需任何许可。

POWERLINK的实现方案之一,即由德国的SYSTEC公司开发的openPOWERLINK,是一个免费、开源、遵循BSD许可的方案。一套代码包含了主站和从站方案。

EtherCAT技术属于Beckhoff公司,对于从站,用户可以从Beckhoff购买ASIC芯片,或者自己在FPGA上开发。如果用户自己开发EtherCAT,需要向Beckhoff公司交纳许可费用,因为EtherCAT是私有技术,受到专利保护。

(7)冗余

冗余对于过程控制、工厂自动化、DCS系统都很重要,因为这些场合对网络的可靠性要求高。而机器控制则往往不需要冗余。

POWERLINK支持各种冗余,包括环形冗余、双网冗余、双环网冗余、多主冗余。而且只需在FPGA加入少量代码,就可以实现这些冗余。这些冗余方案可以从网上下载。

EtherCAT只支持环形冗余,不能实现双网冗余,不支持多主冗余。

(8)网络设备

POWERLINK的物理层采用标准以太网,因此网络拓扑时可以采用通用的HUB、Switch等,价格便宜,采购方便,组网灵活。

EtherCAT不能采用HUB、Switch等标准以太网设备来组网。

注意:如果使用交换机来组建网络,需要保证网络中的每个POWERLINK设备的MAC地址是唯一的。

(9)拓扑结构和热插拔

POWERLINK支持各种拓扑结构:菊花链、星型、树型等,或者任意的组合,其系统的逻辑和物理拓扑结构无关。

EtherCAT支持菊花链拓扑,不支持其他的拓扑。

由于POWERLINK系统的逻辑和物理拓扑结构无关,且支持任意拓扑,当物理上某个节点从网络中脱离时,网络中的其他节点不会受到影响,所以POWERLINK能很好地支持热插拔。

而EtherCAT只支持菊花链拓扑,当链中的某个节点从网络中脱离时,会造成跟随其后的其他几个节点也从网络中脱离,这就使得系统无法工作。因此对于EtherCAT,如果要支持热插拔,则必须实现环形冗余。但是EtherCAT的数据帧传输和拓扑结构紧密相关,数据帧遍历网络中节点的顺序是事先设定好的。若某个节点从网络中脱离,就意味着数据帧遍历节点的顺序需要改变,这种改变会造成网络通信的震荡。在震荡一段时间之后,系统可以达到新的稳态。

(10)EMC稳定性

POWERLINK的每个节点的输入和输出采用单独的数据帧传输,如果数据帧出现问题,只会影响本节点,而不会影响其他节点。

EtherCAT的所有节点共用一个数据帧,当该数据帧出错时,就意味着所有节点的数据都被丢弃,这会影响网络上的所有节点。此外,EtherCAT在从数据帧中接收数据时,几乎同时将要发送的数据也写入了数据帧,这虽然缩短了通信时间,但这种机制抗干扰能力很低,因为数据帧每经过一个节点,都会被该节点高速处理,数据帧的内容被快速改变,这样稍微有一点干扰,或者从站内部的时钟漂移等,都会造成数据传输的错误,从而使整个数据帧出现CRC错误,最终导致整个数据帧被MAC丢掉。

Industrial Ethernet Book Issue是来自欧洲一家工业杂志的测试报告,该报告显示,随着节点数的增加,EtherCAT的出错率呈指数级增加,远远高于POWERLINK和ProfiNet,如图1-5所示。

(11)组网配置工具

POWERLINK提供开放源码、免费使用的组网工具,可以很方便地组建POWERLINK网络。

EtherCAT需要客户自己编写网络的配置工具。

(12)开发成本和开发周期

POWERLINK提供了现成的源代码,用户基本不需要做开发工作,只需学习如何使用POWERLINK及其相应的组网工具。网上可以下载到基于多种不同平台的POWERLINK源码,POWERLINK软件集成工作往往只需几个小时。因此POWERLINK的开发周期很短,而且没有开发风险,100%成功。

EtherCAT需要用户投入很多时间来研究,而且很难获得技术支持和技术资料,需要客户自己编写应用层协议,自己编写网络的配置工具,这些工作往往需要至少两年时间,而结果却未必成功。

(13)SAFETY技术

SAFETY技术越来越重要,每一种总线都有与之对应的SAFETY技术,例如ProfiNet有PROFIsafe,Ethernet/IP有CIPSafety,EtherCAT有Safety over EtherCAT。

OpenSAFETY是基于POWERLINK的SAFETY技术,这项技术的全部源代码是公开且免费使用的。该技术除了能够用于POWERLINK,还可以用于其他协议,如Prof?iNet、Ethernet/IP、Modbus/TCP。OpenSAFETY的开放性好,这使得它受到了很多大公司的青睐,如雀巢、通用、AB等。

小结

实时以太网技术将会在中国得到广泛应用,在众多的通信协议中,POWERLINK受到了国内很多知名大公司的青睐,例如南车、北车、卡斯柯等高铁行业,南瑞、大全、四方等电力行业,和利时等DCS厂商,以及迈信、新时达等运动控制厂商。POWERLINK之所以受到大公司的欢迎,主要原因在于技术开放,以及使用者拥有知识产权。POWERLINK为中国的以太网技术奠定了基础,在此基础上,用户加以发展、升级、改造,使之成为一项长期发展的技术。



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一整个繁琐流程,就是为了出锅时那一嘴滚烫流油的热饺子。

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出0入14汤圆

 楼主| 发表于 2017-8-22 13:39:29 | 显示全部楼层
字体不对,马上调整哦

出0入0汤圆

发表于 2017-8-22 14:17:55 | 显示全部楼层
感觉都是对比一些芝麻绿豆的小角度

EtherCat用的多,这一点就把powerlink将死

出100入143汤圆

发表于 2017-8-22 14:18:30 | 显示全部楼层
我只能说这是一个外行在评论Ethercat,不精通还抹黑

出0入14汤圆

 楼主| 发表于 2017-8-22 14:21:30 | 显示全部楼层
zzh90513 发表于 2017-8-22 14:18
我只能说这是一个外行在评论Ethercat,不精通还抹黑

能详细介绍一下吗?我只是知道很多做伺服驱动器的使用EtherCAT,比如北京清能德创
也是去他们那面试的时候,我开始知道这个总线的,以前只听过西门子的ProfiNet,因为原单位西门子的PLC用的比较多

出0入0汤圆

发表于 2017-8-22 14:39:54 | 显示全部楼层
DCS和PLC感觉这几年发展都成了以太网的世界了

出0入0汤圆

发表于 2017-8-22 15:58:24 | 显示全部楼层
从用户群看,EtherCat远胜powerlink。

出0入0汤圆

发表于 2017-8-22 16:35:41 | 显示全部楼层
EtherCat已经实用,powerlink还在推广中,除了免费,其它卖点不多

出0入0汤圆

发表于 2017-8-22 16:39:58 | 显示全部楼层
哪里能移值EherCat呢?


出40入42汤圆

发表于 2017-8-22 16:52:07 | 显示全部楼层
用户群还是EtherCAT比PowerLink有更大优势的,国内厂家已经逐渐推出EtherCAT总线的相关产品了,PowerLink的还是偏少

其实两者性能应该是差不多的,可能PowerLink还好一点点,就是倍福推广的好吧,而且推出了集成的从站芯片,虽然贵但产品开发起来省事又周期快啊

而相比之下PowerLink就真的只有免费的这一个优势了,虽然技术开源又免费,但听说培训倒是不便宜啊

出10入18汤圆

发表于 2017-8-23 16:38:29 来自手机 | 显示全部楼层
感觉是宣传powerlink的软文

出0入14汤圆

 楼主| 发表于 2017-8-24 16:21:30 | 显示全部楼层
落叶知秋 发表于 2017-8-22 16:52
用户群还是EtherCAT比PowerLink有更大优势的,国内厂家已经逐渐推出EtherCAT总线的相关产品了,PowerLink的 ...

Powerlink本身倒是不需要授权费,也不需要ASIC,但数据处理好像也需要专门用FPGA编写,只是需要的LE少一些,从站单纯硬件上也并不比CAT便宜多少。
这是我看这个帖子的理解 http://www.360doc.com/content/14/1029/14/471722_420868324.shtml

出40入42汤圆

发表于 2017-8-24 16:33:43 | 显示全部楼层
kickdown 发表于 2017-8-24 16:21
Powerlink本身倒是不需要授权费,也不需要ASIC,但数据处理好像也需要专门用FPGA编写,只是需要的LE少一 ...

这篇文章有参考价值。
EtherCAT的从站芯片也是FPGA+IP核整成ASIC的,量产价格会下来,但倍福的授权费用依然会由用户埋单的。
PowerLink的从站从技术方案层面是会比ECAT便宜的,量产不量产是另一回事了。

出0入85汤圆

发表于 2017-8-24 18:49:14 | 显示全部楼层
ethercat应用主要是一些稍大的制造商,小公司想自己用还是比较麻烦的,貌似如果想用ARM作主站实现ethercat不现实

出0入14汤圆

 楼主| 发表于 2017-8-25 09:18:02 | 显示全部楼层
marshallemon 发表于 2017-8-24 18:49
ethercat应用主要是一些稍大的制造商,小公司想自己用还是比较麻烦的,貌似如果想用ARM作主站实现ethercat ...

看了半天也没看明白,CAT的主站解决方案应该是什么样的

出0入85汤圆

发表于 2017-8-25 10:05:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 marshallemon 于 2017-8-25 10:07 编辑
kickdown 发表于 2017-8-25 09:18
看了半天也没看明白,CAT的主站解决方案应该是什么样的


貌似倍福的玩意实现的主站一般是PC,而且目前只对intel的网卡支持的比较好,所以如果想用MCU来实现主站可能是相当的困难

可否有powerLink的相关移植代码啥的,想试试看

出40入42汤圆

发表于 2017-8-25 10:44:50 | 显示全部楼层
marshallemon 发表于 2017-8-25 10:05
貌似倍福的玩意实现的主站一般是PC,而且目前只对intel的网卡支持的比较好,所以如果想用MCU来实现主站可 ...

倍福的主站是PC架构,但是MCU做主站的方案已经不少了,只要你稍微搜索了解一下就会知道的

出0入0汤圆

发表于 2017-12-2 16:46:48 来自手机 | 显示全部楼层
然并卵,Ethercat让西门子颤抖,pl没两家用
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