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工業(yè)以太網(wǎng)

四大主流實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)比較- EtherCAT

2025China.cn   2017年11月15日

  EtherCAT是一個(gè)開放式的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng),它建立在以太網(wǎng)技術(shù)(IEEE 802.3)基礎(chǔ)之上,具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、響應(yīng)時(shí)間短和實(shí)時(shí)執(zhí)行的性能特點(diǎn),它已成為}EC/PAS 62407國際標(biāo)準(zhǔn),是IS015745-4的一部份·并正在集成到IEC61158 、 IEC61784和IEC61800-7標(biāo)準(zhǔn)之中。

  EtherCAT是基于集束幀方法:EtherCAT主站發(fā)送包含網(wǎng)絡(luò)所有從站數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包,這個(gè)幀按照順序通過網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn),當(dāng)它到達(dá)最后一個(gè)幀,幀將被再次返回。當(dāng)它在一個(gè)方向上通過時(shí)節(jié)點(diǎn)處理幀中的數(shù)據(jù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)讀出數(shù)據(jù)并將響應(yīng)數(shù)據(jù)插入到幀。為了支持100Mbit/s的波特率,必須使用專用的ASIC或基于FPGA的硬件來高速處理數(shù)據(jù)。因此,EtherCAT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偸菢?gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)。即使從主干上分支出的節(jié)點(diǎn)也必須以這種方式進(jìn)行連接,實(shí)際上只是通過增加一個(gè)雙向連接點(diǎn)來進(jìn)行集束幀在分支線路上的前后方向輸送。

 

  EtherCAT幀結(jié)構(gòu):所有的給每個(gè)節(jié)點(diǎn)的指令都被包含在一個(gè)EtherCAT數(shù)據(jù)報(bào)文的有效載荷區(qū)。每個(gè)EtherCAT幀由一個(gè)頭和幾個(gè)EtherCAT的命令構(gòu)成。每個(gè)命令包括它自己的頭,給節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù),及一個(gè)工作計(jì)數(shù)器。高達(dá)64KB的可配置地址空間來配置從站。尋址處理通過自動(dòng)遞增方式:每個(gè)從站可以處理16位地址域,從站也可以在網(wǎng)絡(luò)初始階段進(jìn)行指派方式來實(shí)現(xiàn)分布式的站點(diǎn)尋址。

 

  EtherCAT過程同步:每個(gè)從站連接由主站提供的一個(gè)類似于IEEE1588的實(shí)時(shí)時(shí)鐘技術(shù)進(jìn)行同步。從站設(shè)備可以是實(shí)時(shí)也可以是非實(shí)時(shí)機(jī)制,這更多取決于硬件?;趯?shí)時(shí)時(shí)鐘,控制信號(hào)可以高精度同步。在物理層,EtherCAT協(xié)議不僅在以太網(wǎng)上運(yùn)行,也可以采用LVDS(低壓差分信號(hào)傳輸)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被Beckhoff使用在其端子技術(shù)上,典型的是采用帶有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口的PC作為一個(gè)EtherCAT主站。相較于POWERLINK或PROFINET等協(xié)議,EtherCAT僅貫穿OSI 7層模型中的1-3層,因此,為了實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)相同的應(yīng)用功能,必須加載額外的協(xié)議層(CoE,EoE)。

  MTS Temposonics? R-系列EtherCAT絕對(duì)值輸出位移傳感器連接到一個(gè)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是非常容易的·通過系統(tǒng)管理軟件(例如BECKHOFF公司的TwinCAT,用戶可以從XML文件(隨傳感器提供)中得到傳感器的所有參數(shù),而在傳感器上無須再做任何設(shè)置。

  MTS Temposonics? R-系列EtherCAT絕對(duì)值輸出位移傳感器有兩個(gè)工作模式版本供選擇:

  1〉E101:1一5個(gè)磁鐵測(cè)量,最多測(cè)量5個(gè)磁鐵的的位置和速度

  2〉E102:1一20多個(gè)磁鐵測(cè)量,最多測(cè)量20個(gè)磁鐵的位置

  MTS Temposonics? R-系列EtherCAT絕對(duì)值輸出位移傳感器應(yīng)用TwinCAT軟件組態(tài)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的編程畫面:

 

  MTS Temposonics? R-系列EtherCAT絕對(duì)值輸出位移傳感器在TwinCAT軟件中配置為3個(gè)磁鐵測(cè)量的輸入數(shù)據(jù)區(qū)的編程畫面:

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