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EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動化技術(shù))是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng),EtherCAT名稱中的CAT為Control Automation Technology(控制自動化技術(shù))首字母的縮寫。
EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動化技術(shù))是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng),EtherCAT名稱中的CAT為Control Automation Technology(控制自動化技術(shù))首字母的縮寫。最初由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準,同時,它還符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設(shè)備同步,可選線纜冗余,和功能性安全協(xié)議(SIL3)。
EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動化技術(shù))是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng),EtherCAT名稱中的CAT為Control Automation Technology(控制自動化技術(shù))首字母的縮寫。最初由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準,同時,它還符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設(shè)備同步,可選線纜冗余,和功能性安全協(xié)議(SIL3)。
原理
目前有多種用于提供實時功能的以太網(wǎng)方案:例如,通過較高級的協(xié)議層禁止CSMA/CD存取過程,并使用時間片或輪詢過程來取代它。其它方案使用專用交換機,并采用精確的時間控制方式分配以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。盡管這些解決方案能夠比較快和比較準確地將數(shù)據(jù)包傳送到所連接的以太網(wǎng)節(jié)點,但帶寬的利用率卻很低,特別是對于典型的自動化設(shè)備,因為即使對于非常小的數(shù)據(jù)量,也必須要發(fā)送一個完整的以太網(wǎng)幀。而且,重新定向到輸出或驅(qū)動控制器,以及讀取輸入數(shù)據(jù)所需的時間主要取決于執(zhí)行方式。通常也需要使用一條子總線,特別是在模塊化I/O系統(tǒng)中,這些系統(tǒng)與Beckhoff K-總線一樣,通過同步子總線系統(tǒng)加快傳輸速度,但是這樣的同步將無法避免引起通訊總線傳輸?shù)难舆t。
通過采用EtherCAT技術(shù), Beckhoff突破了其它以太網(wǎng)解決方案的這些系統(tǒng)限制:不必再像從前那樣在每個連接點接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,然后進行解碼并復(fù)制為過程數(shù)據(jù)。當幀通過每一個設(shè)備(包括底層端子設(shè)備)時,EtherCAT從站控制器讀取對于該設(shè)備十分重要的數(shù)據(jù)。同樣,輸入數(shù)據(jù)可以在報文通過時插入至報文中。在幀被傳遞 (僅被延遲幾位)過去的時候,從站會識別出相關(guān)命令,并進行處理。此過程是在從站控制器中通過硬件實現(xiàn)的,因此與協(xié)議堆棧軟件的實時運行系統(tǒng)或處理器性能無關(guān)。網(wǎng)段中的最后一個EtherCAT從站將經(jīng)過充分處理的報文返回,這樣該報文就作為一個響應(yīng)報文由第一個從站返回到主站。
從以太網(wǎng)的角度看,EtherCAT總線網(wǎng)段只是一個可接收和發(fā)送以太網(wǎng)幀的大型以太網(wǎng)設(shè)備。但是,該“設(shè)備”不包含帶下游微處理器的單個以太網(wǎng)控制器,而只包含大量的EtherCAT從站。與其它任何以太網(wǎng)一樣,EtherCAT不需要通過交換機就可以建立通訊,因而產(chǎn)生一個純粹的EtherCAT系統(tǒng)。
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