社论
了解以太网现场总线的核心功能
发表于07/31/2017
| By: Jerry Leitz, Director of Field Engineering
EtherCAT将以太网应用应用于自动化,需要短的数据周期时间,最小的通信延迟,并降低硬件成本。EtherCAT的功能目标不是针对单个特定节点,而是将消息从一个节点(也称为从节点)传输到拓扑中的下一个节点。由于消息在每个从服务器处理之前都要传输,EtherCAT以非常高的速度和效率运行。
EtherCAT现场总线的基本原理包括:
功能原则
EtherCAT主机发出一条数据通过所有节点的消息。当消息向下发送并返回到主节点时,每个节点读取指向它的输入,并将其输出添加到消息中。段中的最后一个节点检测到一个开放的端口,并通过应用以太网全双工特性将消息发送回主机。
EtherCAT现场总线是唯一可以发出消息的节点;该原理避免了不可预知的抖动,保证了实时传输。主机可以应用于任何具有以太网端口的硬件,而不管使用的是实时软件。
协议
数据直接在以太网帧中传输或放入数据报。数据报是完美的网络,其中通过路由器发送EtherCat段。从站的物理顺序不会影响网络中的数据传输顺序。节点之间的通信,广播和多播也是可以实现的,但必须由EtherCAT主设备提示。
表现
EtherCAT技术具有快速和短的周期,因为奴隶不参与数据包的处理。EtherCAT主机处理所有数据通信过程。这一特性使EtherCAT成为一种高性能技术。此外,由于每个节点和日期不需要单独的帧,最大带宽利用率使得短周期时间成为可能。
拓扑结构
以太卡可以成形为多种类型的拓扑;例如星,线或公共汽车。该技术可以使用以太网硬件创建现场总线,其中可以组合拓扑结构,从而产生EtherCAT网络的高效和灵活编程。此外,由于在布线期间,不需要附加开关,线与分支组合,并且创建分支所需的端口直接连接到输入或输出模块。
同步
EtherCAT系统使用分布式时钟机制进行同步,使其在不应用任何特殊硬件的情况下使其能够低抖动。该过程由主服务器向所有节点发送消息。收到消息后,所有节点都附两次时间戳;首先,当收到消息时,当帧通过节点返回时,当帧发送时,当帧返回时。然后,主设备每次发送消息时都计算每个节点的延迟。该过程反复进行,以减少抖动和平均输出值。最后,主机在网络时钟发送最终广播,使得第一个节点参考时钟来调整其他节点。
简单来说,EtherCAT现场总线是单个大以太网系统,该系统接收和发送具有大量节点的数据。其同步能力使其在必要的情况下使其完美。它还通过减少开关和路由器的使用来降低成本。