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实时以太网,快还是慢并非是问题的关键
宋华振 发表于:2013年06月20日  来自:默认分类  

理论值还是实际值?

15日在上海的Control Engineering China举办的“工业以太网论坛”的Panel Discussion环节,有听众问到EtherCAT的实时性是否能够达到所宣称的,40个伺服轴,2000个I/O点达到100多微秒,来自EtherCAT的刘博士回答说其实这是一个理论计算出来的最佳状态值,这个的确让我大吃一惊,因为作为POWERLINK技术的推广者,我们经常听到客户说EtherCAT的速度达到非常高的速度,比POWERLINK快很多,似乎更具有优势,欧洲EPSG组织的同事我曾经向他们提到这个问题,欧洲的同事跟只是告诉我那是个理论值,并非实际值,我之前还觉得欧洲的同事也没有必要这么说别人吧?

因此当EtherCAT的同仁告诉我们这个是理论值的时候我觉得也蛮意外的,也还是说刘博士比较实在的一个人,但是,我对听众所提出的问题有自己的看法,我因此也拿过话筒回答了这个问题:“POWERLINK在这个规模的网络时循环周期大致是在600uS,和EtherCAT应该是差不多的-这个是奥地利同事给我的一个实际测试数据-不是由我们的同事测试,而由其它第三方做的测试结果。

系统匹配才是最好的

其实,循环周期对于实时网络很重要但也并非绝对的重要,因为,根据“短板理论”-我们都知道,系统的最高性能并非是由系统最快的那个板决定的,例如SIEMENS的MasterDriver、SINAMICS,Rexroth的IndraDriver、LENZE的9500、Rockwell的Kinetex6000的驱动器,位置环周期通常是在400uS,而日系、台湾系的伺服驱动器一般是在mS级的位置环刷新,还有就是PLC/PC的任务周期是多少?这几个周期相互匹配是比较好,不管EtherCAT、Ethernet POWERLINK还是ProfiNet IRT均能够做到在控制系统的实际运行中,网络不会成为系统的最短的那块板,也就是不会成为瓶颈。

抖动才是影响同步性的关键因素

事实上,真正影响运动控制同步性的是“抖动(Jitter)”这个参数,因为,当所有运动轴需要进行同步时,网络虽然是按照顺序来发给每个节点的,但是却是用广播帧的形式发送了同步命令给所有轴的,而抖动则是这些轴在接受到命令后与执行之间各个轴的时间偏差,这个偏差决定了每个轴与其它轴的同步偏差,因此,抖动的大小成为了关键因素,通常POWERLINK的抖动是远小于一个微秒的,大约是在几十个nS范围的,因此,POWERLINK可以真正良好的实现伺服轴之间的同步,而Cyle Time则是那个高速的更确切定义。

稳定更为重要

观众继续问SIEMENS的哥们程嗥ProfiNet IRT的性能,程嗥首先表示了对我观点的认同,的确,系统的性能匹配与优化才是最重要的,程嗥也提到ProfiNet IRT虽然相比并非是最快的网络,但是,通过内部的优化设计,包括在抗干扰方面更多的细节设计考虑,能够使得ProfiNet IRT所连接的系统是最为稳定的,原话即”IRT虽然不是最快的,但是,SIEMENS搭建系统却是最为稳定的系统“,另外,高速系统自然有高速系统的问题,因为这必然会存在抗干扰能力以及EMC泄露方面的提高。

SIEMENS的观点我也是赞同的,因为事实上,就我个人所做的各种场合下的市场调研问卷,选择系统时,客户往往最为关注的问题就是系统的稳定性与可靠性,而来自Industrial Ethernet Book的一个第三方的实验分析数据也显示EtherCAT在EMC测试的数据丢包率非常之高,而ProfiNet和POWERLINK则相较而言比较低。

回来后很想就这个问题写个博客,就是考虑到在POWERLINK技术的推广过程中,总是听到很多客户说XX网络能够多快,多么大的容量,其实,选择一个什么样的网络,速度、刷新周期、抖动这些尚不是关键问题,很多时候要去综合的评估,包括是否能够提供高水平的技术支持,是否具有长期的供货能力、未来的扩展能力、综合成本等等,一味的宣传快-还是个理论的快并非是个明智的举措。