什么是EtherCAT總線通訊?


EtherCAT 是一項高性能、低成本、應用簡易、拓撲靈活的工業(yè)以太網(wǎng)技術。它于 2003 年被引入市場,并于2007年成為國際標準。EtherCAT技術協(xié)會(ETG)推廣EtherCAT技術,并負責對該項技術的持續(xù)研發(fā)。EtherCAT 也是一項開放的技術:允許任何人實施或應用。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖1

運行機制

什么是EtherCAT總線通訊?的圖2

EtherCAT 的關鍵工作原理在于其節(jié)點對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的處理:在數(shù)據(jù)幀向下游傳輸?shù)倪^程中,每個節(jié)點讀取尋址到該節(jié)點的數(shù)據(jù),并將它的反饋數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)幀。這種傳輸方式改善了帶寬利用率,使得每個周期通常用一個數(shù)據(jù)幀就足以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,同時,網(wǎng)絡無需使用交換機或集線器。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖3

網(wǎng)絡性能

什么是EtherCAT總線通訊?的圖4

EtherCAT處理幀的獨特方式使得它成為最快的工業(yè)以太網(wǎng)技術;沒有任何其他技術能獲得比 EtherCAT 更高的帶寬利用率或相應的性能。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖5

靈活的拓撲

什么是EtherCAT總線通訊?的圖6

除了其速度優(yōu)勢以外,一個EtherCAT網(wǎng)絡最多可支持 65,535個設備,而不受在拓撲結構中放置位置的限制:線型、總線型、樹型、星型——或任意組合。快速以太網(wǎng)物理層允許兩個設備最大間距 100 米(330 英尺), 采用光纖則設備間距可以更遠。EtherCAT也有其他方面的特點,可以提供進一步的拓撲靈活性,如設備的熱連接、熱插拔,以及通過環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)的冗余。


什么是EtherCAT總線通訊?的圖7

多功能型

什么是EtherCAT總線通訊?的圖8


EtherCAT適用于集中式和分散式的系統(tǒng)結構。它可以支持主站-從站,主站-主站, 和從站-從站,以及包含下級現(xiàn)場總線的通信。在工廠層,通信由 EtherCAT自動化協(xié)議(EtherCAT Automation Protocol)覆蓋——完全基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎架構。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖9

使用簡單

什么是EtherCAT總線通訊?的圖10

相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng),EtherCAT 是顯而易見的選擇:節(jié)點地址可被自動設置,無需網(wǎng)絡調試,集成的診斷信息可精確定位錯誤。即使具有這些優(yōu)勢,EtherCAT 卻比其他的工業(yè)以太網(wǎng)技術使用更加簡單:無需配置交換機,無需處理復雜的 MAC 或 IP 地址。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖11

多功能型

什么是EtherCAT總線通訊?的圖12


EtherCAT適用于集中式和分散式的系統(tǒng)結構。它可以支持主站-從站,主站-主站, 和從站-從站,以及包含下級現(xiàn)場總線的通信。在工廠層,通信由 EtherCAT自動化協(xié)議(EtherCAT Automation Protocol)覆蓋——完全基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎架構。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖13

使用簡單

什么是EtherCAT總線通訊?的圖14

相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng),EtherCAT 是顯而易見的選擇:節(jié)點地址可被自動設置,無需網(wǎng)絡調試,集成的診斷信息可精確定位錯誤。即使具有這些優(yōu)勢,EtherCAT 卻比其他的工業(yè)以太網(wǎng)技術使用更加簡單:無需配置交換機,無需處理復雜的 MAC 或 IP 地址。


什么是EtherCAT總線通訊?的圖15

成本低廉

什么是EtherCAT總線通訊?的圖16

EtherCAT 以現(xiàn)場總線的成本提供工業(yè)以太網(wǎng)的全部優(yōu)勢。這是如何實現(xiàn)的呢?首先,EtherCAT不需要任何有源基礎設施組件。主站設備無需特殊插卡,從站設備使用可以由多個供應商提供的高集成度低成本的芯片。此外,無需昂貴的 IT 專家進行 網(wǎng)絡調試或系統(tǒng)維護。

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工業(yè)以太網(wǎng)

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EtherCAT 也支持常用的因特網(wǎng)技術,卻并不影響網(wǎng)絡的實時性能。“Ethernet over EtherCAT”協(xié)議可以傳輸 FTP、http 和 TCP/IP。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖19

功能性安全

什么是EtherCAT總線通訊?的圖20

“Safety over EtherCAT”如同 EtherCAT 本身——精煉而高速。功能性安全直接建立在總線中,可以選擇集中式或分散式的安全邏輯。由于使用“黑色通道”(“BlackChannel”)的方法,它同樣適用于其他總線系統(tǒng)。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖21

開放的技術

什么是EtherCAT總線通訊?的圖22

EtherCAT 是一項國際標準化的開放技術,這意味著任何人都能以兼容方式免費使用該技術。但是,作為一項開放的技術并不意味著任何人可以肆意修改 EtherCAT 以滿足他/她的需求,否則會喪失其互操作性。EtherCAT技術協(xié)會,全球最大的現(xiàn)場總 線組織,負責 EtherCAT 技術在未來的完善, 因此該技術仍保有開放性和互操作性。

什么是EtherCAT總線通訊?的圖23

久經(jīng)考驗

什么是EtherCAT總線通訊?的圖24

EtherCAT 目前在全球廣泛領域有多種多樣不同的應用。EtherCAT 廣泛應用于機器控制、測量設備、醫(yī)療設備、汽車和移動設備以及無數(shù)的嵌入式系統(tǒng)中。

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