EtherCAT 從機(jī)方案
EtherCAT(用于控制自動化技術(shù)的以太網(wǎng))是Beckhoff(倍福)在2003年開發(fā)的實(shí)時以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。它基于CANOPEN協(xié)議和以太網(wǎng),但是與Internet通信或網(wǎng)絡(luò)通信不同之處在于,它專門針對工業(yè)自動化控制進(jìn)行了優(yōu)化。這些標(biāo)準(zhǔn)由EtherCAT技術(shù)小組(簡稱ETG)定義和維護(hù)。
使用OSI網(wǎng)絡(luò)模型,以太網(wǎng)和EtherCAT依賴于相同的物理和數(shù)據(jù)鏈路層。除此之外,由于針對不同任務(wù)進(jìn)行了優(yōu)化,因此這兩個網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計上有所不同。例如,以太網(wǎng)被設(shè)計為通過許多不同的節(jié)點(diǎn)發(fā)送大量數(shù)據(jù)。它能夠與數(shù)十億個單獨(dú)的地址之間來回路由數(shù)據(jù),從而允許跨龐大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
EtherCAT是一個快速的確定性網(wǎng)絡(luò),可使用專門的硬件和軟件來處理數(shù)據(jù)。它使用全雙工,主從配置,并可容納任何拓?fù)?。它可以?0us內(nèi)處理1000個I/O點(diǎn),或在100us內(nèi)與100個伺服軸通信。軸接收設(shè)定值和控制數(shù)據(jù),并報告實(shí)際位置和狀態(tài)。軸是使用分布式時鐘技術(shù)同步的,該技術(shù)是IEEE 1588的簡單版本,可將抖動降低到小于1us。
EtherCAT是一種非常靈活的實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。數(shù)據(jù)交換遵循“動態(tài)處理”原則,EtherCAT協(xié)議提供了快速的吞吐量,因?yàn)橄⒃谵D(zhuǎn)發(fā)到下一個從站之前是在硬件中處理的。當(dāng)數(shù)據(jù)幀通過時,從設(shè)備讀取與其相關(guān)的數(shù)據(jù),然后它們將數(shù)據(jù)動態(tài)地插入到同一數(shù)據(jù)流中。這不依賴于協(xié)議棧的運(yùn)行時間,因此處理延遲通常僅為幾納秒。
EtherCAT傳輸方法類似于Interbus的原理。使用EtherCAT, 不再接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,對其進(jìn)行解釋和處理,然后在每個設(shè)備上進(jìn)行復(fù)制。當(dāng)幀通過設(shè)備時,EtherCAT從站設(shè)備讀取尋址到它們的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。同樣的,在電報通過設(shè)備時,可以對其插入數(shù)據(jù),只需要幾納秒的幀延遲。并且由于EtherCAT幀在發(fā)送和接收方向上都包含許多設(shè)備的數(shù)據(jù),因此可用數(shù)據(jù)速率可提高到90%以上。充分利用了100M網(wǎng)卡的全雙工功能。
EtherCAT具有納秒級的同步性,基本上是的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。對于通過總線系統(tǒng)控制或測量目標(biāo)系統(tǒng)的所有應(yīng)用,這都是一個巨大的好處。