5实时，基于以太网的现场总线比较

哪一种标准与众不同?

作者:Jeffrey Hibbard, KINGSTAR首席执行官

本文所表达的观点仅代表作者个人观点，不代表本网站或协会的观点。

执行摘要
以太网的技术长期以来一直是游戏改变者。当首次引入时，以太网创新的局域网，并通过扩展宽带网络。现在，以太网生态系统的关键组件正在用于创新工业现场总线网络。通常，工业自动化和机器控制依赖于专有网络，以将机器控制器连接到远程组件。现在新的协议已经出现了利用以太网标准来提供突破性价格和性能。

采用正确的实时以太网现场总线标准的机器建设者将在与任何其他现场总线相比时享受价格和性能的显着竞争优势。

这些设备制造商的挑战是，有许多不同的以太网现场总线标准竞争是最有价值和最有价值的。在一个拥挤的市场中，很难知道选择哪个标准。采用错误的标准意味着由于性能较慢的竞争优势是指不必要的成本和牺牲竞争优势。

本文研究了五种不同的重要协议，它们已经成为提供实时以太网现场总线最佳价格/性能的开放标准的竞争者。按照字母顺序，被比较的标准是EtherCAT、EtherNet/IP、EtherNet Powerlink、PROFINET IRT和SERCOS III。还有其他一些技术也利用了以太网，但是它们的组件还没有在开放源码社区中充分发布、下载或发布，因此不能被认为是标准的和开放的。本文没有涉及这些专利技术，包括三菱的CC Link Field和安川的Mechatrolink III。

五个实时以太网现场总线标准之一取得了倾向于接受点。切断所有营销杂乱，很明显，Ethercat提供卓越的性能和市场验收。它的性能比以太网IP和PowerLink更好的数量级。虽然PROFINET IRT和SERCOS III提供了几乎等同的性能特征，但EtherCAT提供了比Profinet IRT和Sercos III更低的成本更低的“开放”解决方案。从技术和价格/性能角度来看，Ethercat远远优于。市场同意。Ethercat已采用10倍更多的伺服驱动器和IO供应商，而不是其他标准。

任何正在考虑采用实时现场总线技术的机器制造商都应该选择EtherCAT，以提供最佳的价格/性能和最佳的长期价值。本白皮书通过描述每种标准的特点，比较性能和价格/性能，以及列出市场采用率，为这一建议提供了证据。

选择最可行的实时以太网现场总线标准

实时以太网现场总线的发展
多年来，以太网和TCP/IP协议已经在制造领域用于网络控制系统、管理系统和制造车间的制造单元，但并没有用于实际机器和设备内部的控制通信。由于机器控制器本身以及与执行机构的通信都要求使用确定性现场总线，因此TCP/IP协议并不适用。尝试使用传统的TCP/IP协议从机器控制到传感器和执行器已经失败，因为不能满足确定性、实时的要求。就是这么简单。

然而，机器制造商行业（建立设备如CNC，半导体，医学成像，测试台等的公司）可以看到重用通常用于TCP / IP网络设置中使用的硬件组件的值。互联网的爆炸性增长为通信卡和布线创造了通用标准。网络接口卡（NIC）和TCP电缆的成本仅为工业现场总线电缆和DAQ卡的成本。重用此硬件可以保存公司50％的成本或更多与传统的专有现场总线配置。

采用以太网作为现场总线的经济效益是引人注目的，因为以太网组件提供了极低的成本和普遍可用的。例如，依靠专有的现场总线，机器人制造商必须从单个供应商购买整个专有的运动组件:IO卡高达400美元，专用电缆高达30美元/直线英尺，伺服驱动器和电机溢价。通过使用基于以太网的标准协议,IO卡由板载网卡可以更换卡(0美元额外费用),安装在个人电脑上,专用电缆可以取而代之的是廉价CAT5电缆,和伺服驱动器将大幅下降,如果标准是强大到足以支持多个供应商。以太网组件的设备组装也简单得多。比起在PC接口上使用直径为4英寸的电缆，一个简单的CAT5电缆要容易得多，类似于连接到你的家庭PC的电缆。这些只是以太网的一些经济效益。

该行业很快意识到TCP / UDP / IP协议永远无法提供工业机器控制器所需的实时，确定性响应，普遍存在的廉价硬件 - 网络接口卡（NIC）和CAT5以太网电缆 - 可用于提供机器控制应用所需的实时响应。所有所需的是一种新的实时协议，从地下设计，以使用硬件的物理层，但可以确定地连接和将机器控制器传送到机器中的所有传感器和执行器。在某些情况下，公司可能会使用一些增强硬件，以提供所需的确定性。

自2001年以来，信誉良好的工业泰坦没有缺少不少于五种不同的工业以太网实时协议。它们已被推广为能够重用以太网协议或以太网硬件的潜在标准，并承诺降低成本以构建设备的实时控制器。这么多潜在标准的这种扩散主要是存在明显不同的技术方法，使得可以重用以太网硬件组件，如NIC和CAT5电缆，以大大降低成本并提高机器的性能，同时使其成为可能对于能够支持实时，确定性应用的消息。

颁布这么多潜在标准还有另一个原因。领先的工业控制制造商试图利用以太网节省的成本，将自己的标准扩展到包括以太网。在这样做的过程中，他们的客户从以太网中获得了一些好处，但仍长期被锁定在专有网络中。在这些讨论中经常被遗忘的一个事实是，不仅仅是像性能和传输速率这样的技术属性是重要的，它也是软的事实，比如容易实现、开放性、独立性、风险规避、一致性、互操作性、长期可用性，而使标准得到认可甚至繁荣的总体分布。

接下来，我们将研究以下五个实时工业以太网协议的关键特征，衡量它们作为基于标准实时以太网的现场总线的有效性，并预测相对长期的可行性:

• EtherCAT
• 以太网/ IP
• Powerlink
• PROFINET IRT.
• Sercos III.

选择最可行的以太网现场总线标准的长期战略重要性

“技术开发，开放标准的IEEE国家是全球经济经济增长和进展的基本支柱。”

那么，真的是一个标准，为什么选择“最佳”最可行的标准很重要？标准是公布的文件，这些文件建立了规范和程序，旨在确保人们每天使用的材料，产品，方法和/或服务的可靠性。标准解决了一系列问题，包括但不限于各种协议，有助于确保产品功能和兼容性，促进互操作性和生产力，以及支持消费者安全和公共卫生。

专利产品在技术开发的早期阶段提供有竞争力的差异化。但现在有必要建立开放的、基于标准的解决方案，以建立技术基础，让更多的创新者以更低的成本参与进来，朝着发展一个更富裕、更强劲的市场的目标迈进。通信、计算机、能源和医疗保健等许多技术领域都演示了这种模式。

标准通过建立一个可以普遍理解和采用的一致协议来形成产品开发的基本构建块。这有助于燃料兼容性和互操作性，并简化产品开发，并速度速度上市。标准还使得更容易理解和比较竞争产品。作为标准在许多市场上全球采用和应用，他们还燃料了国际贸易。

只有通过使用标准，可以保证互连性和互操作性的要求。只有通过应用标准，可以验证新产品和新市场的可信度。标准燃料燃料的发展和实施，影响和改变我们的生活，工作和沟通方式。

最重要的是，成功地采用了备份产品的标准，并推动了突破性效率，生产力和价格/性能。如果标准没有充分采用，则永远不会实现最佳的储蓄和效率。换句话说，任何采用供应商和用户生态系统都广泛采用的标准的公司都有风险，因为该公司将始终处于竞争成本和效率的劣势;与最佳或最广泛采用的标准相比，它永远不会享受最高成本节省，性能增益，生产力和效率。此外，为了保持竞争力，通常被迫最终采用最具战略标准的机器制造商，这有各种各样的可避免成本影响。

介绍基于以太网的实时标准

本节将简要介绍标准，标准体历史，以及与另一个标准的关键哲学和建筑内宁。本文没有描述整个协议，但在技术组件上闪耀着同时资本以太网的技术成分，但将其与其他开放标准区分开来，该标准也寻求利用以太网。在此之后，标准可以并排比较以发现每个方法的相对强度。

正如我们将在对每个议定书的审查中看到的那样，在技术方法上存在着深刻的差异。这在竞争对手之间造成了真正的分歧，即哪一种标准是最有价值和最持久的。一些方法依赖于传统的以太网协议，因此具有有限的实时能力和带宽，而另一些方法则重用以太网的硬件组件，并提供突破性的性能。

具体地说，在实时确定性现场总线上下文中，出现了三种不同的方法，允许标准在基于以太网的基础设施上交付确定性:

标准软件/标准以太网
基于TCP / IP：协议基于标准TCP / IP层，具有嵌入在顶层中的实时机制。这些解决方案通常具有有限的性能范围。

打开软件/标准以太网
新的标准协议在标准以太网层顶部实现。这些解决方案受益于以太网演变而无需进一步投资。但是，为了提供确定性，标准必须在OSI第3层和4处包括专有软件控制器，以在网络上预留时间，否则可能发生延迟。

打开软件/修改以太网
这些解决方案有效地创建了一个新的标准来利用现有的以太网硬件，但是需要一个新的协议和一些保证确定性的硬件。该软件是在公共领域自由发布的。硬件可以像一个特殊的开关那样复杂，也可以像一个适合于从设备的ASIC那样简单。

在此背景下，每个以太网标准将被描述并分配到这三个体系结构类别中的一个。

EtherCAT

标准机构，泰坦和哲学
EtherCAT协议最初是由Beckhoff开发的，现在标准现已发出给EtherCAT技术组（ETG）。实时结果表明，EtherCAT提供了任何工业实时以太网系统的最确定性响应。能够在125μs的32.5μs或100轴中处理1,000个I / O，为机器制造商提供机器，可以以较低的价格提供机器性能的突破。

建筑哲学：开放软件/修改以太网

使用EtherCAT，所有设备都在环形形成中与总线主设备联网。在每个周期期间，从总线主机发送的以太网数据包中，设备中提取相关输出数据。输入数据也被填充到“飞行”包中;在到达环的末端时，这些数据包在公共汽车主人抵达。该系统是为集中控制器架构而设计的，具有主/从配置中的简单现场设备。

为了保证来自不同制造商的设备可以相互协作，ETG已经运行了插件节，以确保来自不同制造商的不同驱动器和IOs可以在单个安装上无缝工作。超过500家I/O和驱动供应商现在已经在其从设备配置中采用了EtherCAT，这一事实充分说明了该协议的能力和有效性。这种采用是由半导体和机器人行业的大型供应商推动的，他们拒绝购买驱动器，除非它支持EtherCAT。

Ethercat使用以太网的电报结构，但具有完全不同的基本操作模式。在通信周期内，电报不是单独发送到每个站的电报，如在其他以太网方法中，而是单个以太网电报运行所有站/从站。以太网电报中的数据区域将分为实时和一般数据的部分。在实时数据区域中，所有站的标题和过程数据在连续的子电报中定义，从而提高协议中的用户数据速率（在运动控制应用中，用户数据速率在64字节的最短以太网帧中是通常低于15％）。从站具有特殊的ASICS或FPGA，可将输入的以太网帧数据转换为内部所谓的电子总线。由于EtherCAT从站仅能够解释EtherCAT帧，因此常规数据在EtherCAT帧中隧道隧道进行隧道，以指导其通过从设备引导。

如果常规数据包太大以在一个周期中传输，则它将分布在多个EtherCAT帧上。隧道和脱隧道在主设备（虚拟以太网交换机）或具有网关功能的从站中进行。整个协议处理是基于硬件的。从正常时尚不处理进入以太网电报，解释内容，然后复制进程数据以进行转发传输。相反，EtherCAT从站读取并向电报中的预定位置读取并写入预定位置，而电报在电报通过从属时。EtherCAT机制允许实施非常短的循环时间。

以太网/ IP

标准机构，泰坦和哲学
最初发布于2000年，EtherNet/IP是由Allen-Bradley(罗克韦尔自动化)和ODVA(开放设备网供应商协会)开发的开放工业标准。“以太网工业协议”本质上是CIP应用协议(通用工业协议)的一个端口，该协议已经被ControlNet和DeviceNet使用，用于以太网数据传输协议。EtherNet/IP在美国市场上建立得特别好，经常与罗克韦尔控制系统一起使用。

架构理念:标准软件/标准以太网

以太网/ IP是TCP / IP顶部的应用层协议。以太网/ IP使用标准以太网物理，数据链路，网络和传输层，同时在TCP / IP上使用常用工业协议（CIP）。CIP为工业自动化控制系统提供了一套通用的消息和服务，可用于多种物理介质。例如，CIP OVER CAN总线称为DeviceNet，CIP通过专用网络称为ControlNet，并且CIP通过以太网称为以太网/ IP。以太网/ IP通过TCP连接通过CIP连接从一个应用程序节点到另一个应用程序节点的通信，并且可以在一个TCP连接上建立多个CIP连接。以太网/ IP使用标准以太网和交换机，因此它可以在系统中具有无限数量的节点。这使得在工厂地板中的许多不同端点跨越一个网络。以太网/ IP提供完整的生产者 - 消费者服务，并实现了非常高效的从站点通信。以太网/ IP与许多标准Internet和以太网协议兼容，但实时和确定性能力有限。

Ethernet/IP是唯一一种完全基于Ethernet标准的实时方法。与其他协议相比，以太网/IP不是基于周期的，而是基于时间的，这意味着它只需要现场站及时接收控制命令。这意味着整个系统的性能可以独立于网络性能。实时交付由三种基于标准的机制保护:UDP、服务质量(优先级)和IEEE1588。为了实现实时性能，可访问带宽受到限制，以避免争用和延迟。换句话说，由于EtherNet/IP是一种应用层协议，它能够实时交付的性能范围有限。

以太网Powerlink

标准机构，泰坦和哲学
贝加莱于2001年推出了以太网Powerlink。它的目标是提供具有实时特性的标准以太网，并允许通用解决方案一直到要求高的运动应用程序。从那时起，EPSG (ETHERNET Powerlink标准化集团)推动了ETHERNET Powerlink的发展，并对其开放性、持续改进和独立性负责。

建筑哲学：开放软件/标准以太网

以太网PowerLink是一种严格的周期性协议，组织对网络的访问以及设备的同步。通信循环被分成用于时间关键数据的同步阶段以及用于传输AD-HOC数据的异步阶段。网络上的所有设备始终可以直接从其他设备读取所有数据;不需要在中央总线主人纠缠。该协议同样适用于本地以及遥控器设计。

因为以太网PowerLink是一个基于循环的实时系统，所以它叠加在CSMA / CD机制上的时隙机制。主设备（控制器）连续地调用分配的通信周期内的从站（驱动器）。对于异步数据流量，剩余循环时间留下，例如用于配置设备。数据传输通过标准以太网电报进行，以太网数据设置为“PowerLink”，用于实时数据，并为常规数据的“IP”。所有站（主站和从站）通过标准以太网集线器在实时段内互连。

特殊网关将实时段链接到标准以太网环境。IEEE1588时间同步方法允许以高精度方式同步的不同实时段，例如可能需要控制多个机器人。

ETHERNET Powerlink背后的想法是在通用自动化需求和特定于每个应用领域的需求之间找到正确的平衡。这导致了一个被广泛接受的解决方案，并在市场上获得了一些最初的吸引力。然而，尽管中国等国家采用Powerlink作为标准，但只有少数伺服驱动厂商采用了Powerlink。这意味着该标准实际上并没有被广泛采用。由于伺服系统的价格仍然很高，因此由此产生的经济效益并没有那么引人注目。针对这些情况，中国政府现在更新了首选标准，并采用了EtherCAT。有更多的供应商选择可以降低成本。

PROFINET IRT.

标准机构，泰坦和哲学
PROFINET（“进程现场网络”）差异化为不同的性能类，以解决各种定时要求：PROFINET RT用于软实时，或根本没有实时要求，以及用于硬实时性能的PROFINET IRT。该技术由西门子和Profibus用户组织的会员公司开发，PNO。基于以太网的继承人到PROFIBUS DP，PROFINET I / O指定I / O控制器之间的所有数据传输以及网络的参数化，诊断和布局。

建筑哲学：开放软件/修改以太网

为了涵盖不同的绩效课程，PROFINET免费使用生产者/消费者原则和度假胜地各种协议和服务。通过以太网协议直接发送的高优先级有效载荷数据在具有VLAN优先级的以太网帧中进行，而例如，使用UDP / IP发送诊断和配置数据。这使得系统能够实现I / O应用的循环时间约为10ms。

PROFINET IRT提供的时钟同步循环次数低于一毫秒，这是PROFINET IRT提供的，它实现了基于特殊管理的硬件同步交换机的时间多路复用模式。所谓的动态框架包装（DFP）将来将使用户提供一个新的PROFINET VARIANT，旨在优化循环时间，利用网络中某一组设备的总和框架原理。

用于硬实时的PROFINET IRT也使用时隙机制。因此，为实时数据流量(IRT =同步实时)预留一定的带宽，剩余的带宽用于异步通信。这些工作站通过集成到现场设备中的特殊交换机而不是通过标准的以太网交换机进行接口。这些特殊的集成交换机由一个特殊的ASIC组成，以100Mbps的数据速率控制两个或四个端口。

PROFINET由Siemens和GE广泛使用工业以太网，并且由于它嵌入了控制器和设备，因此市场份额略有膨胀。没有许多驱动器供应商支持PROFINET IRT，因此在西门子和GE之外的机器建筑厂尚未广泛采用。

Sercos III.

标准机构，泰坦和哲学
SERCOS III是一种免费提供的数字驱动器接口实时通信标准，它不仅规定了物理连接的硬件架构，而且还规定了协议结构和广泛的配置文件定义。SERCOS III实际上是最初于1985年引入市场的第三代SERCOS接口(SERCOS，串行实时通信系统)，根据IEEE 802.3标准以太网作为数据传输协议。该通信系统主要用于基于运动控制的自动化系统。SERCOS国际是一个注册的协会，支持该技术的持续发展，并确保符合标准。

建筑哲学：开放软件/修改以太网

Sercos-III使用以太网物理（100Mbps）和以太网电报，同时保留现有的SERCOS机制。SERCOS-III同样基于时间槽机制，其中为等时（实时通道）和异步（IP通道）数据流量保留带宽。Sercos-III没有集线器或交换机的工作。每个站都有一个特殊的集成ASIC或FPGA，具有两个通信端口，使其能够通过线路或环形拓扑连接。消除开关意味着可以实现较短的循环时间，但在网络拓扑中的灵活性成本中可以实现。

虽然从机器进行了分类所需的特定硬件，但软件解决方案也是可行的。SERCOS用户组织提供SERCOS III IP内核，以支持基于FPGA的SERCOS III硬件开发。Sercos III使用求和帧方法。必须在菊花链或闭环中部署网络节点。通过设备通过设备，使用不同类型的电报进行处理数据，用于不同的通信类型。由于以太网连接的全双工能力，雏菊链实际上构成了单环，而适当的环形拓扑将有效地提供双环，允许冗余数据传输。通过每个节点上的两个通信端口启用直接交叉流量：在菊花链以及环形网络中，实时电报以后，即，即;;它们每周期处理两次。因此，设备能够在一个通信周期内彼此通信，不需要通过主设备路由其数据。

支持以太网但不是“打开”的其他实时现场总线

还有其他现场总线，例如来自yaskawa的Mitsubishi和Mechatrolink的CC-Link，可以使用以太网组件但不符合我们对开放的定义。本白皮书中不考虑这些协议和其他协议，因为协议的关键要素仍需要从始发供应商处使用技术。即使它们使用以太网组件，也有一个是专有的协议的方面，源代码不可自由使用。

现场总线记分卡 - 价格/性能和市场验收

现在已经定义了用于交付实时以太网现场总线的各种标准的基本架构，让我们比较、对比并最终给每个标准打分。

在评估标准的可行性时，应有两个主要尺寸，通过该主要尺寸应测量标准。首先，标准需要用专有和竞争标准替代品竞争，从而提供通常归因于专有解决方案的性能，可靠性和功效。这些导致标准组成部分成本较低的经济突破。其次，了解供应商和消费者的长期活力和市场接受标准的重要性。

也就是说，通常很难清除市场炒作，理解技术和价格/性能差异的关键区别，并衡量市场接受度。

关于市场验收，长期的活力取决于标准机构取得进展推进标准的能力。此外，成功采用的先决条件是该标准必须降低允许生态系统供应商进入市场的障碍。这是通过使标准独立和可互操作的标准来完成的。换句话说，需要发布标准并“开放”。然而，同样重要的是，坚持标准的供应商需要低风险和低成本，以使其解决方案符合标准。无论开放性和成功采用标准，成功都是衡量各种供应商设备的互操作性。这些现场总线的最强烈将是具有非常好的合规性和互操作性计划的现场总线。

与大多数行业标准机构一样，以太网现场总线标准机构都来自行业巨头，因此它们资金充足，能力强大。然而，一些最终的标准仍然过于依赖最初的titan，而“标准”的效力有限，因为它合并了太多的传统组件，从专利先驱到标准。由于对专有组件的依赖，该标准往往不能充分降低风险和成本，使许多进入者采用该标准。因此，尽管标准提供了实现互操作性所需的定义，但在影响长期生存能力的实现成本方面肯定存在差异。

如上所述，长期可行性是生态系统中有多少供应商支持给定标准的函数。风险和成本越低，互操作性越好，供应商越多，提供解决方案。提供解决方案的供应商越多，标准的较强和贴差。再一次，一些标准机构做得更好地创造了独立，可互操作，低风险和低成本标准，这产生了不可分割的动力，将载有可预见的未来的标准。

性能和疗效记分卡比较
通常情况下，在考虑采用标准时，客户/消费者必须考虑的标准的无数技术尺寸。如果标准交付的基本性能几乎相同，这些技术尺寸的所有尺寸都真的很重要。但标准的表现差异很大，因为架构差异呈现了很多的性能差异。

此外，如果标准与价格/性能的角度没有比较，则标准在长期内将不太可能变得可行。换句话说，如果标准实际上实际上达到了性能，但是有一个昂贵的组件需要实现该结果并且改变经济学，那么标准也不会是可行的。

如顶部所指出的，标准使用三种不同的网络访问机制和数据同步，我们在下面汇总，现在包括协议：

标准软件/标准以太网-以太网/IP
以太网/ IP采用CIP同步在整个网络工作中分发IEEE 1588兼容时间信息。这种方法的好处是它试图符合以太网标准本身符合100％。缺点是它提供了正在审查的所有以太网现场总线标准的性能。Ethernet / IP实际上受到它所要求遵守的非常以太网标准的限制。为了实现突破性的表演，所有其他现场总线解决方案最终修改了以太网标准的某些方面以创建新标准，并实现显着更好的性能。

打开软件/标准以太网 - 以太网PowerLink
在PowerLink环境中，基于软件的主机控制网络上的时序，主授权单个节点发送数据。这种方法的好处是它仍然依赖于以太网标准并通过控制谁可以访问网络来操纵和控制延迟。由于它严格依赖于以太网标准，因此永远不会提供简单地重复使用低成本硬件组件（NIC卡，CAT5布线）并愿意修改以太网协议的标准性能 - 通常在从属组件级别进行修改。

打开软件/修改以太网 - EtherCAT，PROFINET IRT，SERCOS III
在EtherCAT和Sercos III网络中，求和帧电报的转移跟随主时钟。PROFINET IRT使用同步交换机来控制通信。这些标准观看与前任标准不同的目标。目标是重复使用尽可能多的以太网标准和组件，以享受低成本优势，但随后使用互补硬件修改实际协议以提供突破性的性能。最终，采用供应商通常必须吸收采用标准的“皇室”成本。

通常，这意味着伺服驱动器或I / O供应商必须在其解决方案中包含ASIC，允许它们符合修改的以太网协议。这成为司机制造商采用的障碍。成本越大，采用标准的耐药越多。事实证明，PROFINET IRT是这类现场总线的最昂贵的方法。Sercos III的适度硬件要求是下一步，EtherCAT提供最便宜的硬件解决方案。最后，Beckhoff的选择保持奴隶AsiC成本非常低，降低了采用的屏障，允许以太卡提供最佳的价格/性能解决方案。

随着背景技术，下表比较了应用程序的实时行为，其中需要同步地控制100个轴。在性能测量方面分析的两个标准是响应时间（循环时间）和抖动（即响应时间的变化）。

所有五种实时方法的性能都是强大的，响应时间小于或等于1毫秒。以太网/ IP，EPL和PROFINET-IRT的幅度相似;SERCOS-III和EtherCAT比其他三种实时方法更快，更精确，按数量级。

显然，顶级执行协议 - PROFINET IRT，SERCOS和EtherCAT - 受益于具有更好的硬件集成。PROFINET IRT需要大量的（昂贵的）开关和复杂的配置工作来使其工作。Sercos取决于硬件站，也昂贵。EtherCAT的魔力是Beckhoff在从设备中为ASIC充电，没有其他成本。

总之，EtherCAT从价格/性能的角度出发。它提供了最佳的性能、最小的抖动和最低的成本，以合并交付确定性所需的专有硬件。正如我们将在下一节中看到的，这为市场接受度创造了一个临界点。

长期活力和市场验收记分卡比较

仅仅定义一个标准不足以兑现这样的承诺:系统的成本将被挤出来，所有组件将真正实现互操作，并将以即插即用的方式为消费者工作，以及该标准将成为长期可行的。标准只是成功的先决条件，但如果没有许多供应商，就没有多少竞争来降低系统的成本，也就没有多少机会提高标准的质量、互操作性和健壮性。更糟糕的是，没有市场，消费者就不太可能采用这种标准，因此也就没有动力让其他供应商进入。

该标准将在经济和开放性如此引人注目的情况下，供应商和消费者同时进入市场，以使市场采用泵。

作为一个简单的例子，想到PC。在早期，有无数的专有PC。突然间，IBM突破了自己的保持设计控制传统，并创建了PC的开放事实上的标准定义。在这样做的情况下，IBM为PC和其组件创建了市场。IBM制造了PC，但也使其他公司制造了PC。组件制造商（软盘驱动器，硬盘，电源）和PC制造商蓬勃发展，PC的价格稳步下降。相比之下，苹果和其他人仍然是一个封闭的系统，并没有从PC所做的规模中受益，因此它并没有享受大规模的市场份额成功。

当它成功创建供应商的市场以及想要利用标准的消费者时，标准只会真正具有长期可行性。衡量哪种标准的最佳方法是最有前途的，提供最佳的长期可行性是检查其市场渗透率。最终，在特定的实时以太网现场总线标准周围的市场存在于标准机构已成功完成其工作的证明，消费者和其他人可以创建可以插入和播放和轻松替代的组件，并且它将留下可用于可预见的未来。

到目前为止，我们专注于如何为长期成功进行评估实时以太网现场总线标准的方法。现在，我们将定义具体措施并结束，并列出每个标准的相对市场强度。

该评估旨在确认标准是开放的，标准体存在，并计算市场中的公司数量。强大的市场意味着强烈采用该标准。以下是我们对构成实时供应链的关键参与者的视图，基于以太网的现场总线市场：

• 支持该标准的所有成员公司——制造商、生态系统和最终用户
• 制造商公司 - 制造补充标准产品的公司
• 实时组件制造商 - 提供由标准定义的关键要素的公司以及协议工作所需的公司：
  • Ethercat - Ethercat Master和EtherCAT奴隶AsiC
  • 以太网/ IP线控制器可防止碰撞
  • 以太网Powerlink - CSMA/CD机制，主(控制器)
  • PROFINET IRT - 站和特殊开关
  • Sercos - 站有两个通信端口
• 伺服驱动器制造商
• I / O制造商

应当注意，这些标准偶尔会从基于专有或非以太网的标准演变，下表不包括所有标准供应商的计数，而是仅提供对实时以太网现场总线组件的供应商。但是，由于采用第一代专有议定书和后来一代公开标准协议，成员成为成员的公司之间的总成员资格也无法区分。结果，只有这些数字被包括在内，但如果协议从专有协议演变，则可以欺骗。（很难区分加入PROFIBUS ORG的成员，了解PROFIBUS或PROFINET IRT目的。）

市场已经表明:EtherCAT是最成功的

市场已经发言，Ethercat已达到倾斜的验收点。EtherCAT是迄今为止最广泛接受和采用的实时以太网现场总线标准。如技术部分所述，EtherCAT提供了最佳的价格/性能。在本节中，结论是，EtherCAT将是最耐用且成本优化的标准，因为存在安全性。

要确定具有最佳采用的标准并具有最佳的长期可行性，我们只计算了拥抱和遵守相应标准的供应商的数量，以了解竞争市场是否会导致长期创造可行性。我们还计算了作为标准机构成员的消费者的数量，并希望这将成为消费者意识的相对优势的代理。最好，最引人注目和最可行的标准是遍布整个供应链中最多的供应商以及最多消费者的标准。Ethercat站立了。

需要指出的是，仅仅计算消费者的数量、部署的数量或与标准相关的收入本身并不能很好地衡量市场接受度。行业巨头往往会通过提供这些误导性的统计数据来歪曲其标准的重要性。一个工业巨头可以将其“标准”协议捆绑在每一个设备上，以增加数量。有时消费者甚至不知道这个巨人的标准被嵌入到设备中。一个成功标准的标志是市场。没有供应商，就没有自由的市场竞争，消费者将为此付出代价。

机器制造商在采用周期中的重要性

最后，大型设备制造商、制造组织，有时还有政府，在为标准创造理想条件，使其达到被广泛接受的临界质量，进而成为被广泛采用的临界点方面发挥着关键作用。行业巨头往往不想要允许最佳品种部署的标准，而是宁愿成为一个更有利可图的整体解决方案的唯一来源供应商。这是一个超级庞大的终端用户消费组织，具有购买力，可以决定一个标准的成功与否。

EtherCAT技术集团感谢应用材料和其他大型供应商推动了EtherCAT的接受。尤其是应用材料公司(AMAT)，是世界上最杰出的半导体公司之一，2015年营收约为87亿美元。虽然AMAT多年来一直依赖于伺服制造商提供的整个伺服解决方案，但AMAT坚定地告诉供应商，它正在转向EtherCAT，如果伺服制造商想要竞争这一业务，那么解决方案必须是EtherCAT。由于供应商组织有如此多的收入处于危险之中，他们被迫采用这种标准，否则就有被竞争对手拒之门外的风险。当世界上最好的供应商为了赢得AMAT业务而开始支持EtherCAT时，其他供应商也纷纷效仿。引爆点。

有时，如果政府有类似的购买力，他们可以帮助制定一个标准，而有时政府只是认识到并跟随趋势。中国政府就是一个很好的例子。2012年，中国政府推荐Ethernet Powerlink作为标准的实时以太网现场总线。在当时，它势头强劲，表现出色，所以这似乎是一个合乎逻辑的选择。两年后，中国政府改变了决定，推荐EtherCAT标准。政府认识到EtherCAT已经达到了市场渗透的临界量，并提供了更好的经济回报。

结论

根据各组织的营销抵押品和每个标准的采用者和启动子，所有实时以太网现场总线标准提供了引人注目和差异化的价值。但本文试图确定哪些标准提供最佳价值，并且在长期以来最好的可能性。正如我们所指出的，如果公司不选择最佳标准，那么随着时间的推移，它将处于竞争劣势。这就是为什么第一次来实现它是如此重要的原因。

市场介绍：Ethercat是最好，最有价值和可行的标准。它提供了最佳性能，价格/性能，并通过供应商和最终用户具有突出的采用者。这是一种充足的利率和广泛的供应链，真正区分以太卡，是投影的基础，即它将成为市场上最强大的标准。

附录

来源：

http://www.iebmedia.com/index.php?id=9044&parentid=63 &Themeid=255&hft=73&showdetail=true& bb =1

http://www.imittelstand.de/themen/presse.html?boxid=585694

www.iis-servo.com/pdf/cc-link%20brochure.pdf.

http://www.sercos.com/literature/literature.htm.

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https://www.youtube.com/watch?v=aadaze4vxls& feature=youtu.be.

http://www.controlengeurope.com/article/38913/cc-link-may-help-open-the-door-to-the-asian-region.aspx.

http://www.rtcmagazine.com/articles/view/100489 www.sercos.com/literature/presentations/6-RTE

Comparison.pdf http://www.automationworld.com/analysis-ethernetip-vs-ethercat

http://www.jcom1939.com/system-comparison-of-profinet-ethernet-powerlink-ethernetip-ethercat- and-sercos-iii /

http://www.ethercat.org/2011/italy/download/04_industrial_Etretnet_technologies_it_1102.pdf.

http://www.odva.org/home/cipsupplierdirectory/EtretIpproducts.aspx.

https://en.wikipedia.org/wiki/EtherNet/IP

http://www.ethernet-powerlink.org/en/products/drives/

http://www.automationworld.com/networking-amp-connectity/china-adopts-2retcat-national-technology-标准

其他依赖于以太网的协议

• CC -Link域www.clpa-europe.com
• Mechatrolink https://www.mechatrolink.org/en/index.html

标准机身网站：

• Ethercat http://www.ethercat.org
• 以太网/ IP http://www.odva.org
• Powerlink http://www.ethernet-powerlink.org
• PROFINET红外热成像www.profibus.com
• Sercos III www.sercos.de/en.