數字驅動網絡選擇
關于數字驅動網絡的選擇，目前沒有一個清晰的標準。當然，數字網絡和傳統的模擬信號相比，優勢顯而易見。數字網絡可以大大節省布線和安裝時間、費用；控制器可以訪問所有驅動數據；更為準確的電機控制；驅動和控制可以使用同一套軟件編程；以及降低系統噪音。因此數字驅動網絡的選取成為需要考慮的重要問題。
在近幾年，市場中有不少數字驅動控制網絡協議，它們包括：
• SERCOS
SERCOS(Serial Real-time Communication System)是由德國機械工具協會、電氣制造協會與許多工具機、服務器廠商針對數字運動控制所制訂，并于1995年獲的通過成為IEC 61491國際標準。SERCOS是目前國際上唯一成為IEC國際標準的運動控制專用網絡。以下約略地簡述其特色：
SERCOS是全數字化的網絡：在SERCOS問世之前，運動控制器與伺服驅動器間常需依賴數位/模擬轉換器，以模擬形式的訊號溝通；而SERCOS提供了一個全數字化的接口，就無須數字/模擬轉換器，一則節省數字/模擬轉換器的成本，再則利用全數字式的特性，可以制作智能型控制器。
SERCOS是開放式架構：SERCOS是一個由許多制造商共同制訂發展的架構，為一開放式架構，任何人都可以依據其架構設計自己所需的產品。
SERCOS具有良好的擴充性：當使用塑料光纖為傳輸介質時，SERCOS每節點間的傳訊距離為40米；若使用玻璃光纖，傳訊距離可長達200米，整個環狀網絡的長度可達一萬到五萬米。每個環狀網絡上理論上最多可連接256個輔節點，而實際上可連接的節點數則取決于傳輸周期、資料長度及傳輸速率。當節點數超過一個環狀網絡的負荷時，可以利用多環路的方式擴充。
SERCOS具有隨插即用(Plug & Play)的特性：當初SERCOS再制訂過程就以隨插即用的概念設計，盡可能將許多上下游間的協議明確的定義下來以確保產品間隨插即用的特性。
SERCOS具有跨廠商兼容的特性：SERCOS在制訂標準時，就制訂了一些系統接口的兼容類別(Compliance Class)，這些相關接口定義可以在IEC-61491標準中找到。只要制造商依據這些接口規格設計產品，這些產品就具有跨廠商兼容的特性。
這個通訊協議主要是應用在分布式多軸運動控制上，提供使用者一個實時、抗噪聲力強、高解析度、可完全以軟件方式規劃的串行傳輸網絡。該網絡的使用可以提高PC-Based控制器的性能。
• SSCNET
日本三菱電機自從九十年代初期開始發展SSCNET(Servo System Control Network)技術，到目前已經是第二代的SSCNET II。SSCNET傳輸媒介是類似RS485技術，傳輸距離最長可達30m，傳輸速度為5.625Mbps，控制用的通訊周期為0.888ms。控制方式為主從式架構，單顆主控IC(Master Controller)可控制六顆Slave的伺服驅動器，主控IC間可以最同步，使得被控伺服軸得以同步。
SSCNET是為了解決傳統馬達控制應用中過多配線、精度及噪聲等問題所開發出的新技術。這項技術架構在三菱馬達伺服技術上，將傳統的脈波或是電壓指令型式的輸入接口改為串行式傳輸入介面，使用者不必再為每一軸的配線而困擾，每個伺服驅動器只需一條傳輸線與其它周邊連接，達到快速安裝、易于除錯的功效。
除了安裝簡便外，因其采用串行式傳輸，所以其距離不再受限，且命令也不會因為在高速使用下受影響或衰減。因為是串行式資料，其命令解析可以高達32位，如配合高解析的位置回授器更可以做到奈米控制，而且串行式資料都是由一個同步信號在控制，所以完全沒有各軸不同步的問題。
• Profibus MC
PROFIBUS是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場總線標準。PROFIBUS廣泛應用于加工制造、過程和樓宇自動化等行業。PROFIBUS根據應用特點分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特點分別為：PROFIBUS-DP(工廠自動化) ，快速即插即用；PROFIBUS-FMS(通用性自動化)，通用、大范圍使用、多主通信；PROFIBUS-PA(過程自動化)，面向應用、總線供電、本質安全。
PROFIBUS DP是全集成自動化的系統總線，可以提供最大12M bps的傳輸速率。由于優越的傳輸特性和高的傳輸速率，在上位機與下位機的通訊中被廣泛采用。PROFIBUS-DP主要用于設備級的高速數據傳送，中央控制器通過高速串行線同分散的現場設備進行通信，多數數據交換是周期性的，除此以外，智能化現場設備還需要非周期性通信，以進行配置診斷和報警處理。Profibus MC是用于驅動通信的Profibus DP新協議
• Macro
MACRO（Motion And Control Ring Optical）是美國Delta Tau公司為運動控制系統開發的以光纖或雙絞線為介質的高速通訊協議，波特率高達125Mbps。MACRO協議的數據包由12個字節組成，其中有9個字節的有效數據，可以傳輸位置、速度、扭矩、相電流和PWM命令值等。
MACRO網絡的通信由預定義的同步主節點周期性地發起，周期通常為100微秒。在每個通信周期，每個主節點輪流給自己的從節點發送數據，并接收從節點的反饋數據。主節點之間通過傳遞權標來獲得總線的控制權。主節點和從節點的數據交換是通過傳遞數據寄存器的形式進行的，從節點接收到主節點數據包之后，如果目的地址匹配，則將數據接收到從節點的接收寄存器，同時用反饋數據替換數據包中的命令數據，并繼續傳遞數據包。數據包返回到發送主節點之后，就完成了一次數據交換。地址不匹配的主節點和從節點只是轉發所接受到的數據包。所有主節點的數據交換都結束后，總線權標又傳遞給同步主節點以發起下一個通信周期。MACRO通信周期非常短，沒有同步數據包同步各從站的運行。
MACRO總線具有連線簡單、支持多主機、高速等優點，但是它不是國際標準，支持該協議的產品和廠家較少。
• CANopen
CANOpen是一種基于CAN的高層協議，是一種具有靈活配置功能的標準嵌入式網絡。CANOPEN是為運動導向機器所設計的控制網絡，如處理系統，如今，它被運用于許多領域，如醫療設備，海事電子，公共運輸，建筑自動化等。
CANOPEN最初由Bosch主席領導的Esprit項目所開發，1995年，CANOPEN規范被移交給CIA的國際用戶與制造商。最初，CANOPEN的通訊輪廓是基于CAN的應用層協議（CAL）。CANOPEN（CiA DS 301）的Ver 4已經是EN50325-4標準了。
CANOPEN的規范涉及應用層和通訊描述（CiA DS 301），同時也是一個可編程設備（CiA 302）的框架，推薦運用于電纜，連接器（CiA 303-1），SI單元和前綴表示法（CiA 303-2）。基于CAN的應用層協議描述在軟件中實現。
CiA的成員開發的標準化描述（設備，接口和應用描述），簡化了系統設計者去集成一個CANOPEN網絡系統的工作，成套的設備（Off-the-shelf devices），工具，和協議棧，只需支付合理的費用就可以使用，對于系統設計人員，重用應用軟件是非常重要的，這不僅需要通訊的兼容性，也需要設備的互操作性和互換性，在CANOPEN的設備和接口描述中，定義了應用層對像，以實現CANOPEN設備的互換性，CANOPEN是一個非常靈活，非常開放的協議，制造商可以在設備中自己定義功能，這些功能還可以在描述文件中寫明并被加入到通用功能里。
CANOPEN去除了開發者為處理CAN協議的細節而進行的工作，如時序（bit-timing）和執行規范功能，它為實時數據（Process Data Objects, PDO），配置數據（Service Data Objects, SDO）和特殊功能（時間戳Time Stamp, 同步消息，緊急消息）提供了標準的通訊對象，同時也為網絡管理數據（Boot-Up message, NMT message, and Error Control）等提供標準通訊對象，CANOPEN的協議，構架，和描述都可以從CiA總部獲得。
• FireWire
FireWire總線或稱IEEE-1394總線是一種高速通信標準。目前其數據通信速率已達400 Mbit/s，不久的將來將達到800 Mbit/s甚至1 Gbit/s。FireWire總線用于計算機的高速外部設備，例如硬盤、CD-ROM、掃描儀、打印機以及多媒體設備等，同時也被用于消費類電子產品（如數字電視、DVD等），以及測試儀器的數據傳輸。可以用FireWire總線取代傳統的模擬方式連接各種消費類電子產品及測試儀器，這種連接可以提供數字聲音和圖像信號、控制和同步信號的傳輸。
FireWire總線的數據傳輸有兩種方式：異步傳輸和同步傳輸。異步傳輸是傳統的計算機尋址、存儲方式，數據按要求被送到一個特殊的地址并返回信息。
在異步通信的基礎上，FireWire總線還支持同步數據傳輸方式。同步數據傳輸方式保持數據按預定速率傳輸。這種工作方式對以時間為標志的多媒體數據傳輸及動態數據測試都是特別重要的，設備間只需按時傳輸數據，取消了對昂貴的緩沖器的需求。
FireWire總線的對等通信方式決定了其成為消費類電子產品的數字接口。例如，這允許從一臺攝像機管理另一臺攝像機而不需要計算機，同時多臺計算機也可以共享一臺攝像機而不需要計算機或攝像機的特殊支持。FireWire總線的這些特性是其成為A/V數字接口選擇的主要原因。
• Ethernet PowerLink
ETHERNET PowerLink是到目前為止唯一經過現場驗證，基于高速以太網的開放、實時通信協議，甚至能用于時間十分苛求的高速運動系統。這是一個完整的從管理層一直到現場I/O層的確定性傳送實時數據的透明解決方案，并已成為IEC國際標準（IEC61508）。ETHERNET PowerLink由貝加萊公司于2001年11月開發，并在2002年4月成立了EPSG(ETHERNET PowerLink Standardization Group)。在2002年4月，EPSG宣布向第三方開放，并建立中立的認證機構，從而進一步推動ETHERNET PowerLink的發展。ETHERNET PowerLink自發布以來，到2005年8月，在世界各地的應用已有80,000多個節點。
ETHERNET POWERLINK完全建立在標準快
在近幾年，市場中有不少數字驅動控制網絡協議，它們包括：
• SERCOS
SERCOS(Serial Real-time Communication System)是由德國機械工具協會、電氣制造協會與許多工具機、服務器廠商針對數字運動控制所制訂，并于1995年獲的通過成為IEC 61491國際標準。SERCOS是目前國際上唯一成為IEC國際標準的運動控制專用網絡。以下約略地簡述其特色：
SERCOS是全數字化的網絡：在SERCOS問世之前，運動控制器與伺服驅動器間常需依賴數位/模擬轉換器，以模擬形式的訊號溝通；而SERCOS提供了一個全數字化的接口，就無須數字/模擬轉換器，一則節省數字/模擬轉換器的成本，再則利用全數字式的特性，可以制作智能型控制器。
SERCOS是開放式架構：SERCOS是一個由許多制造商共同制訂發展的架構，為一開放式架構，任何人都可以依據其架構設計自己所需的產品。
SERCOS具有良好的擴充性：當使用塑料光纖為傳輸介質時，SERCOS每節點間的傳訊距離為40米；若使用玻璃光纖，傳訊距離可長達200米，整個環狀網絡的長度可達一萬到五萬米。每個環狀網絡上理論上最多可連接256個輔節點，而實際上可連接的節點數則取決于傳輸周期、資料長度及傳輸速率。當節點數超過一個環狀網絡的負荷時，可以利用多環路的方式擴充。
SERCOS具有隨插即用(Plug & Play)的特性：當初SERCOS再制訂過程就以隨插即用的概念設計，盡可能將許多上下游間的協議明確的定義下來以確保產品間隨插即用的特性。
SERCOS具有跨廠商兼容的特性：SERCOS在制訂標準時，就制訂了一些系統接口的兼容類別(Compliance Class)，這些相關接口定義可以在IEC-61491標準中找到。只要制造商依據這些接口規格設計產品，這些產品就具有跨廠商兼容的特性。
這個通訊協議主要是應用在分布式多軸運動控制上，提供使用者一個實時、抗噪聲力強、高解析度、可完全以軟件方式規劃的串行傳輸網絡。該網絡的使用可以提高PC-Based控制器的性能。
• SSCNET
日本三菱電機自從九十年代初期開始發展SSCNET(Servo System Control Network)技術，到目前已經是第二代的SSCNET II。SSCNET傳輸媒介是類似RS485技術，傳輸距離最長可達30m，傳輸速度為5.625Mbps，控制用的通訊周期為0.888ms。控制方式為主從式架構，單顆主控IC(Master Controller)可控制六顆Slave的伺服驅動器，主控IC間可以最同步，使得被控伺服軸得以同步。
SSCNET是為了解決傳統馬達控制應用中過多配線、精度及噪聲等問題所開發出的新技術。這項技術架構在三菱馬達伺服技術上，將傳統的脈波或是電壓指令型式的輸入接口改為串行式傳輸入介面，使用者不必再為每一軸的配線而困擾，每個伺服驅動器只需一條傳輸線與其它周邊連接，達到快速安裝、易于除錯的功效。
除了安裝簡便外，因其采用串行式傳輸，所以其距離不再受限，且命令也不會因為在高速使用下受影響或衰減。因為是串行式資料，其命令解析可以高達32位，如配合高解析的位置回授器更可以做到奈米控制，而且串行式資料都是由一個同步信號在控制，所以完全沒有各軸不同步的問題。
• Profibus MC
PROFIBUS是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場總線標準。PROFIBUS廣泛應用于加工制造、過程和樓宇自動化等行業。PROFIBUS根據應用特點分為PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA。其特點分別為：PROFIBUS-DP(工廠自動化) ，快速即插即用；PROFIBUS-FMS(通用性自動化)，通用、大范圍使用、多主通信；PROFIBUS-PA(過程自動化)，面向應用、總線供電、本質安全。
PROFIBUS DP是全集成自動化的系統總線，可以提供最大12M bps的傳輸速率。由于優越的傳輸特性和高的傳輸速率，在上位機與下位機的通訊中被廣泛采用。PROFIBUS-DP主要用于設備級的高速數據傳送，中央控制器通過高速串行線同分散的現場設備進行通信，多數數據交換是周期性的，除此以外，智能化現場設備還需要非周期性通信，以進行配置診斷和報警處理。Profibus MC是用于驅動通信的Profibus DP新協議
• Macro
MACRO（Motion And Control Ring Optical）是美國Delta Tau公司為運動控制系統開發的以光纖或雙絞線為介質的高速通訊協議，波特率高達125Mbps。MACRO協議的數據包由12個字節組成，其中有9個字節的有效數據，可以傳輸位置、速度、扭矩、相電流和PWM命令值等。
MACRO網絡的通信由預定義的同步主節點周期性地發起，周期通常為100微秒。在每個通信周期，每個主節點輪流給自己的從節點發送數據，并接收從節點的反饋數據。主節點之間通過傳遞權標來獲得總線的控制權。主節點和從節點的數據交換是通過傳遞數據寄存器的形式進行的，從節點接收到主節點數據包之后，如果目的地址匹配，則將數據接收到從節點的接收寄存器，同時用反饋數據替換數據包中的命令數據，并繼續傳遞數據包。數據包返回到發送主節點之后，就完成了一次數據交換。地址不匹配的主節點和從節點只是轉發所接受到的數據包。所有主節點的數據交換都結束后，總線權標又傳遞給同步主節點以發起下一個通信周期。MACRO通信周期非常短，沒有同步數據包同步各從站的運行。
MACRO總線具有連線簡單、支持多主機、高速等優點，但是它不是國際標準，支持該協議的產品和廠家較少。
• CANopen
CANOpen是一種基于CAN的高層協議，是一種具有靈活配置功能的標準嵌入式網絡。CANOPEN是為運動導向機器所設計的控制網絡，如處理系統，如今，它被運用于許多領域，如醫療設備，海事電子，公共運輸，建筑自動化等。
CANOPEN最初由Bosch主席領導的Esprit項目所開發，1995年，CANOPEN規范被移交給CIA的國際用戶與制造商。最初，CANOPEN的通訊輪廓是基于CAN的應用層協議（CAL）。CANOPEN（CiA DS 301）的Ver 4已經是EN50325-4標準了。
CANOPEN的規范涉及應用層和通訊描述（CiA DS 301），同時也是一個可編程設備（CiA 302）的框架，推薦運用于電纜，連接器（CiA 303-1），SI單元和前綴表示法（CiA 303-2）。基于CAN的應用層協議描述在軟件中實現。
CiA的成員開發的標準化描述（設備，接口和應用描述），簡化了系統設計者去集成一個CANOPEN網絡系統的工作，成套的設備（Off-the-shelf devices），工具，和協議棧，只需支付合理的費用就可以使用，對于系統設計人員，重用應用軟件是非常重要的，這不僅需要通訊的兼容性，也需要設備的互操作性和互換性，在CANOPEN的設備和接口描述中，定義了應用層對像，以實現CANOPEN設備的互換性，CANOPEN是一個非常靈活，非常開放的協議，制造商可以在設備中自己定義功能，這些功能還可以在描述文件中寫明并被加入到通用功能里。
CANOPEN去除了開發者為處理CAN協議的細節而進行的工作，如時序（bit-timing）和執行規范功能，它為實時數據（Process Data Objects, PDO），配置數據（Service Data Objects, SDO）和特殊功能（時間戳Time Stamp, 同步消息，緊急消息）提供了標準的通訊對象，同時也為網絡管理數據（Boot-Up message, NMT message, and Error Control）等提供標準通訊對象，CANOPEN的協議，構架，和描述都可以從CiA總部獲得。
• FireWire
FireWire總線或稱IEEE-1394總線是一種高速通信標準。目前其數據通信速率已達400 Mbit/s，不久的將來將達到800 Mbit/s甚至1 Gbit/s。FireWire總線用于計算機的高速外部設備，例如硬盤、CD-ROM、掃描儀、打印機以及多媒體設備等，同時也被用于消費類電子產品（如數字電視、DVD等），以及測試儀器的數據傳輸。可以用FireWire總線取代傳統的模擬方式連接各種消費類電子產品及測試儀器，這種連接可以提供數字聲音和圖像信號、控制和同步信號的傳輸。
FireWire總線的數據傳輸有兩種方式：異步傳輸和同步傳輸。異步傳輸是傳統的計算機尋址、存儲方式，數據按要求被送到一個特殊的地址并返回信息。
在異步通信的基礎上，FireWire總線還支持同步數據傳輸方式。同步數據傳輸方式保持數據按預定速率傳輸。這種工作方式對以時間為標志的多媒體數據傳輸及動態數據測試都是特別重要的，設備間只需按時傳輸數據，取消了對昂貴的緩沖器的需求。
FireWire總線的對等通信方式決定了其成為消費類電子產品的數字接口。例如，這允許從一臺攝像機管理另一臺攝像機而不需要計算機，同時多臺計算機也可以共享一臺攝像機而不需要計算機或攝像機的特殊支持。FireWire總線的這些特性是其成為A/V數字接口選擇的主要原因。
• Ethernet PowerLink
ETHERNET PowerLink是到目前為止唯一經過現場驗證，基于高速以太網的開放、實時通信協議，甚至能用于時間十分苛求的高速運動系統。這是一個完整的從管理層一直到現場I/O層的確定性傳送實時數據的透明解決方案，并已成為IEC國際標準（IEC61508）。ETHERNET PowerLink由貝加萊公司于2001年11月開發，并在2002年4月成立了EPSG(ETHERNET PowerLink Standardization Group)。在2002年4月，EPSG宣布向第三方開放，并建立中立的認證機構，從而進一步推動ETHERNET PowerLink的發展。ETHERNET PowerLink自發布以來，到2005年8月，在世界各地的應用已有80,000多個節點。
ETHERNET POWERLINK完全建立在標準快
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