工業(yè)以太網(wǎng)用于工廠自動化、樓宇自動化和許多其他工業(yè)應(yīng)用。與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)相比，工業(yè)以太網(wǎng)的主要優(yōu)勢在于確定性的實時數(shù)據(jù)交換和小于1 ms的同步循環(huán)時間。
用戶不能使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制(MAC)來實現(xiàn)大多數(shù)工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；相反，需要專用的應(yīng)用特定型集成電路(ASIC)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，因為以太網(wǎng)幀作為“直通”接收，指在首個以太網(wǎng)端口正在接收幀的同時，一個專用的工業(yè)以太網(wǎng)MAC硬件模塊已在處理該幀并將其傳輸?shù)降诙€以太網(wǎng)端口。快速轉(zhuǎn)發(fā)的方式可實現(xiàn)以太網(wǎng)幀小于1
μs的端口至端口延遲。
由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，通信已經(jīng)成為實時控制鄰域的關(guān)鍵，建立一個統(tǒng)一、開放的通信標(biāo)準(zhǔn)的需求已經(jīng)迫在眉睫，但是已有的現(xiàn)場總線并不能滿足這一需求。
雖然同一種現(xiàn)場總線是具有互換性和互操作性的，但是不同現(xiàn)場總線之間的兼容性是較差的、之間的通信是比較困難的，中間還需要網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)兩種協(xié)議的轉(zhuǎn)換。這樣下來，成本較高，設(shè)備復(fù)雜，帶來很大的不便。
Beckhoff
Automation發(fā)明的以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)(EtherCAT)，自2003年以來一直在EtherCAT技術(shù)集團旗下公司發(fā)展壯大。在技術(shù)方面，EtherCAT是一種控制器和器件網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。EtherCAT器件具有兩個以太網(wǎng)連接器來支持簡單的線路拓?fù)洹Ｒ粋€EtherCAT網(wǎng)絡(luò)可支持多達(dá)65,535個EtherCAT器件。
EtherNET/IP:采用以太網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及TCP/IP協(xié)議。是一種主要由羅克韋爾自動化公司提供的廣泛應(yīng)用的應(yīng)用層工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。允許工業(yè)設(shè)備交換時間緊要的應(yīng)用信息，如傳感器，執(zhí)行器，機器人等。由于其采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)交換，可支持無限數(shù)量的節(jié)點。其主要功能有3個，一是實時控制：基于控制器或智能設(shè)備內(nèi)所存儲的組態(tài)信息，通過網(wǎng)絡(luò)通信中的狀態(tài)變化來實現(xiàn)實時控制；二是網(wǎng)絡(luò)組態(tài)：通過總線即可實現(xiàn)對同層網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)，也可以實現(xiàn)對下層網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)；三是數(shù)據(jù)采集：可基于既定節(jié)拍或應(yīng)用需要來方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
由于提供的工業(yè)協(xié)議數(shù)量眾多，產(chǎn)品制造商尚未定義通用的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，呈碎片化。許多領(lǐng)先的制造商已定義一種特定的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)來滿足他們的需求，這些標(biāo)準(zhǔn)通常是從他們現(xiàn)有的基于串行的現(xiàn)場總線之一衍生出來的。
為產(chǎn)品添加工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并認(rèn)證通信接口具有挑戰(zhàn)性。大多數(shù)制造商需要支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以使用不同的標(biāo)準(zhǔn)將其設(shè)備出售給客戶。為產(chǎn)品添加多種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的一種方法是為每個工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建單獨的印刷電路板(PCB)模塊，將其中一個模塊插入主板。但是交換協(xié)議需要更改硬件，會使產(chǎn)品材料清單(BOM)更為復(fù)雜且需要生成多個PCB模塊和多芯片源解決方案。
為解決這一問題，設(shè)計人員可使用諸如Sitara Arm處理器之類的產(chǎn)品，這些應(yīng)用處理器具有集成的PRU-ICSS，可運行多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)。回顧本解決方案的主要區(qū)別和優(yōu)勢，可通過演示視頻了解更多有關(guān)多協(xié)議支持的信息并獲取軟件。
PRU在器件運行時加載工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議固件。有PRU-ICSS協(xié)議固件版本可用于EtherCAT、Profinet、以太網(wǎng)/IP、高可用性無縫冗余-并行冗余協(xié)議(HSR-PRP)；Sitara處理器在處理器SDK中內(nèi)設(shè)工業(yè)以太的網(wǎng)(CC-link
IE)Field basic的控制和通信鏈路，無需任何FPGA或ASIC。
協(xié)議固件執(zhí)行諸如快速轉(zhuǎn)發(fā)處理等實時關(guān)鍵任務(wù)。
HK-DIMETIX激光測距傳感器：這是一款可以選擇工業(yè)以太網(wǎng)接口PROFINET、EtherNET/IP和EtherCAT的激光測距傳感器。目前測距類型傳感器分為以下幾類：超聲波測距傳感器，激光測距傳感器，紅外線測距傳感器，24GHZ雷達(dá)傳感器。
