隨著工業(yè)自動化對信息傳輸速度和數據量、系統(tǒng)控制精度、分布式控制要求的不斷提高，尤其是對實時性提出了很高的要求，傳統(tǒng)現場總線系統(tǒng)的一些不足制約了工業(yè)控制網絡的技術發(fā)展，因此誕生一些基于以太網技術的現場總線，例如，Powerlink、EtherNet/IP、ModBusTCP、ProfinetRT、EtherCat、Mechatrolink等這些工業(yè)實時以太網的技術。

  其中，Powerlink由奧地利貝加菜(B&R)公司推出后，貝加菜、ABB、Hikechmann、Kuka、Lenze等數十家企業(yè)和研發(fā)機構聯合成立了EPSG(Ethemet Poverlink Standardion Group，以太網Powerlink標準化組織)。Powerlink是一個易于實現的、高性能的、開放的、沒有壟斷的、真正的互連互通的工業(yè)實時以太網。2012年3月，Powerlink協議被國家標準化管理委員會批準為首個中國國家推薦性工業(yè)以太網標準，標準號為GB/T27960—2011，這意味著Powerlink這一全球范圍廣泛使用的實時通信技術得到了中國官方的認同和支持。

  1.工業(yè)控制系統(tǒng)的實時性

  實時性是指能夠在限定時間內執(zhí)行完規(guī)定的功能并對外部的異步事件做出響應的能力。工業(yè)控制要求控制系統(tǒng)對所監(jiān)控的輸入在一定時間內做出響應，對數據傳輸的實時性要求很大程度上依賴于特定的應用，不同 實時級別應用的實時性要求可以劃分為四個級別。實時性能的四個級別如圖2.29所示。

圖2.29 實時性能的四個級別

  對于工業(yè)控制網絡，實時性要求網絡通信必須在規(guī)定的時間內完成，且在時間上可以預測。為了滿足工業(yè)控制對時限的要求，通常采用具有確定性的、有限排隊延遲的專用實時通信網絡。在實際工程應用領域，為了滿足高實時性應用的要求，各大公司和標準組織紛紛提出各種提升工業(yè)以太網實時性的技術解決方案，將以太網的實時響應時間提高到低于1ms，從而誕生了實時以太網。

  2.工業(yè)實時現場總線的分類與比較

  工業(yè)實時現場總線從性能上分為高實時總線和低實時總線兩類。

  高實時性的總線Powerlink，EtherCat，Mechatrolink，其中Powerlink實際的實時性能最高為100μs的循環(huán)周期，EtherCat 實際的實時性能最高為250μs的循環(huán)周期。在這三種總線中EtherCat 和Mechatrolink需要用專用的ASIC才能實現，之所以采用ASIC芯片來實現是為了能夠控制市場。另外，由于EtherCat和Mechatrolink只解決了數據鏈路層和物理層，用戶需要自己實現應用層。又由于不同用戶實現的應用層可能不同，就會造成同樣基于EtherCat的設備不能相互通信。Powerlink是在普通以太網上實現的方案，無須ASIC芯片，用戶可以在各種平臺上實現Powerlink，例如，FPGA、ARM、x86CPU等，可以說，只要有以太網的地方，就可以實現Powerlink。Powerlink公開了所有的源碼，任何人都可以免費下載和使用(就像Linux)。Powerlink的源碼里包含了物理層(標準以太網)、數據鏈路層(DLL)、應用層(CANopen)三層完整的代碼，用戶只需將Powerlink的程序在已有的硬件平臺上編譯運行即可。

  低實時性的總線EtherNet/IP，ModBusTCP，ProfinetRT。這三種總線可以用普通的以太網實現，但是它們基本上是對TCP/IP協議的修改或補充，沒有從根本上解決實時的需求。