【正文】 址，還可以對(duì)驅(qū)動(dòng)和控制單元以及現(xiàn)場(chǎng)總線主站、快速串行接口、網(wǎng)關(guān)和其它通訊接口等復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行編址。EtherCAT的分布式時(shí)鐘精確同步對(duì)于同時(shí)動(dòng)作的分布過(guò)程而言尤為重要，例如，幾個(gè)伺服軸在同時(shí)執(zhí)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)時(shí)便是如此。采用EtherCAT 后，數(shù)據(jù)交換就完全基于純硬件機(jī)制。詳情請(qǐng)參閱：這樣，速度的精確計(jì)算就不再受到通訊系統(tǒng)的同步誤差值影響，其精度要高于 基于自由同步誤差的通訊測(cè)量技術(shù)。因此EtherCAT的主站設(shè)備不需針對(duì)時(shí)鐘使用特殊的硬件，可以用軟件實(shí)現(xiàn)在任何標(biāo)準(zhǔn)的的以太網(wǎng)MAC，即使沒(méi)有特殊的通訊協(xié)處理器也沒(méi)有關(guān)系。內(nèi) 部時(shí)鐘，當(dāng)訊息回來(lái)時(shí)會(huì)再閂鎖內(nèi)部時(shí)鐘一次。最后主站送出一個(gè)讀寫(xiě)系統(tǒng)時(shí)鐘的廣播訊息，會(huì)使第一個(gè)從站的 時(shí)鐘為參考時(shí)鐘，其他從站的內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)調(diào)整到和第一個(gè)從站相同。這樣，在后續(xù)的某個(gè)約定的時(shí)間，一起做某事，才能確保是同步去做的。EtherCAT 系統(tǒng)的 協(xié)議結(jié)構(gòu)中已經(jīng)考慮到了這些需求：熱 連接功能可以將網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分連在一起或斷開(kāi)，或“飛速”進(jìn)行重新組態(tài)， 針對(duì)不斷變化的組態(tài)提供靈活的響應(yīng)能 力。當(dāng)設(shè)備或電纜發(fā)生故障時(shí)，也僅需一個(gè)周期即可 完成切換。例如，拖鏈設(shè)備可以配置為分支拓?fù)湟苑谰€纜斷開(kāi)。為了實(shí)現(xiàn)EtherCAT 安全數(shù)據(jù)通訊，我們開(kāi)放了Safety over EtherCAT 協(xié)議，EtherCAT安全通信協(xié)議已經(jīng)在ETG組織內(nèi)部公開(kāi)。相應(yīng)的產(chǎn)品相關(guān)要求也必須考慮進(jìn)來(lái)。這個(gè)“容器”在設(shè)備的應(yīng)用層被安全地解析。傳輸周期可根據(jù)要求縮短，不會(huì)影響殘留誤差率。安全元件在自動(dòng)化系統(tǒng)中所需要的任意地方都可以使用。這樣不用安全擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn) PLC可以繼續(xù)處理控制任務(wù)。只有快速而準(zhǔn)確地檢測(cè)出故障，并明確標(biāo)明其所在位置，才能快速排除故障。因此，在EtherCAT 的研發(fā)過(guò)程中，特別注重強(qiáng)化診斷功能。除斷點(diǎn)檢測(cè)和定位之外，EtherCAT 系統(tǒng)的協(xié)議、物理層和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以對(duì)各個(gè)傳輸段分別進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)視，與錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器關(guān)聯(lián)的自動(dòng)評(píng)估還可以對(duì)關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)段進(jìn)行精確定位。不會(huì)影響 周期時(shí)間。UDP 協(xié)議變體允許設(shè)備整合 于任何 插槽接口中。EtherCAT的開(kāi)放性EtherCAT 技術(shù)不僅完全兼容以太網(wǎng)，而且 在“設(shè)計(jì)”之初就具備良好的開(kāi)放性特 征：該協(xié)議可以在相同的物理層網(wǎng)絡(luò)中包容其它基于以太網(wǎng)的服務(wù)和協(xié)議，通常 可將其性能損失降到最小。由于整合的拓?fù)渥R(shí)別過(guò)程已延伸至各個(gè)端子，因此，這種檢查不僅可以在系統(tǒng)啟動(dòng)期間進(jìn)行，也可以在網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)讀取時(shí)進(jìn)行 （配置上載）。網(wǎng)絡(luò)的診斷能力對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和縮短調(diào)試時(shí)間 — 從而降低總成本 — 來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 提供EtherCAT安全功能的產(chǎn)品已經(jīng)于2005年就上市了。這節(jié)約了昂貴的安全PLC所帶來(lái)的成本，并可以根據(jù)當(dāng)前任務(wù)隨意裁剪邏輯功能?？梢愿鶕?jù)需求使用安全或非安全總線端子擴(kuò)展額外的輸入和輸出。一個(gè)主站能建立并監(jiān)控多個(gè)不同從站的連接。這符合IEC617843附件中的模型A。傳輸介質(zhì)被認(rèn)為是“黑色通道”而不被包括在安全協(xié)議中。V）鑒定為符合IEC61508 定義的SIL3 等級(jí)要求。此安全通訊是以EtherCAT的應(yīng)用層為基礎(chǔ)，不會(huì)影響底層的通訊協(xié)定。EtherCAT也支持熱備份的主站冗余。EtherCAT也支持熱備份的主站冗余。EtherCAT支持熱連接許多應(yīng)用都需要在運(yùn)行過(guò)程中改變I/O組態(tài)。系統(tǒng)時(shí)鐘是一個(gè)64位元的計(jì)時(shí)器，計(jì)數(shù)內(nèi)容是從2000年1月1日0點(diǎn)0分開(kāi)始所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，單位是奈秒（ns）。為了消除抖動(dòng)的影響及求得平均值，主站會(huì)盡可能的多次進(jìn)行上 述的程序。若使用環(huán)狀拓?fù)?，所有從站?huì)在收到訊息時(shí)同步性與一致性：相距電纜長(zhǎng)度為有120米的兩個(gè)分布系統(tǒng)，帶有300個(gè)節(jié)點(diǎn)的示波器比較：為了系統(tǒng)的同步，EtherCAT協(xié)定中有提供分散式時(shí)鐘機(jī)制，即使通訊循環(huán)周期有抖動(dòng)，時(shí)鐘的抖動(dòng)遠(yuǎn)小于1181。當(dāng)采樣時(shí)間非常短暫時(shí)，即使是出現(xiàn)一個(gè)很小的位置測(cè)量瞬時(shí)同步偏差，也會(huì)導(dǎo)致速度計(jì)算出現(xiàn)較大的階躍變化，例如，運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)順序檢測(cè)的位置計(jì)算速度便是如此。分布式時(shí)鐘基于該值進(jìn)行調(diào)整，這意味著可以在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)使用非常精確的、信號(hào)抖動(dòng)小于1 微秒的、確定性的同步誤差時(shí)間基。 最有效的同步方法是精確排列分布時(shí)鐘。由于一個(gè)以太網(wǎng)接口足以滿足整個(gè)外圍設(shè)備的通訊。 由于使用100BASETX的以太網(wǎng)物理層，二個(gè)設(shè)備之間的距離可以到100米，一個(gè)EtherCAT區(qū)段的網(wǎng)絡(luò)最多可以有65535個(gè)設(shè)備。若設(shè)備沒(méi)偵測(cè)到其下游有其他設(shè)備，從站的控制器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的埠并回傳以太網(wǎng)幀。由于連接的設(shè)備數(shù)量可高達(dá)65535， 因此，網(wǎng)絡(luò)的容量幾乎沒(méi)有限制。當(dāng)然，仍然可以使用傳統(tǒng)的、基于以太網(wǎng) 的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。EtherCAT的拓?fù)淇偩€形、樹(shù)形或星型：EtherCAT支持幾乎任何類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)言之：EtherCAT的周期時(shí)間短，是因從站的微處理器不需處理以太網(wǎng)的封包。而即使是在保證這種性能的情況下，帶寬仍足以實(shí)現(xiàn)異步通訊，如TCP/IP、下載參數(shù)或上載診斷數(shù)據(jù)。單個(gè)以太網(wǎng)幀最多可進(jìn)行1486字節(jié)的過(guò)程數(shù)據(jù)交換，幾乎相當(dāng)于12000個(gè)數(shù)字輸入和輸出，而傳送這些數(shù) 據(jù)耗時(shí)僅為300 181。無(wú)需增強(qiáng)本身的運(yùn)算能力，控制器的響應(yīng)行為就能夠得到顯著改善。EtherCAT 使通訊技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)PC 所具有的超強(qiáng)計(jì)算能力相適應(yīng)，總線系統(tǒng)不再是控制理念的瓶頸，分布式I/O 可能比大多數(shù)本地I/O 接口運(yùn)行速度更快。超高性能的EtherCAT 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)無(wú)法迄及的控制理念。s。EtherCAT的性能EtherCAT 使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到了一個(gè)新境界。在端子排末端，物理總線特性被轉(zhuǎn)換回100BASETX 標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)程接口可從1 位擴(kuò)展到64 kbyte。應(yīng)用層主要根據(jù)需要選擇合適的微處理器芯片 ESC 物理層使用的接口模式分為兩種:一種是 MII (Media IndependentInterface)接口,另一種是 EBUS 接口。 1 EtherCAT 協(xié)議系統(tǒng)主站組成 EtherCAT 協(xié)議系統(tǒng)的主站可以是任何可以控制標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的工業(yè)設(shè)備；主站可以是小型嵌入式控制器、小型 PLC、任何基于 PC 的應(yīng)用等 以太網(wǎng)控制芯片(Retaltek RTL8102)集成了物理數(shù)據(jù)收發(fā)器,使用起來(lái)比較方便 電信號(hào)傳輸可以采用100BASETX標(biāo)準(zhǔn)連接以太網(wǎng)(最長(zhǎng)為 100m,帶變壓器耦合),也可以使用 LVDS(Low VoltageDifferential Signaling)在物理層上傳輸。而相反，Ethernet/IP不論是在軟件還是硬件上都是標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放的，國(guó)內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)制造商還是選擇EtherNet/IP為好，至于最終用戶的選擇，當(dāng)然是從可靠性、價(jià)格、兼容性和可替換性方面考慮，可靠性方面，二者沒(méi)有明顯區(qū)別，在其它方面Ethernet/IP具有明顯的優(yōu)勢(shì)一 第一部分 EtherCAT 協(xié)議系統(tǒng)整體組成 德國(guó)倍福公司提出了以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù),即 EtherCAT 技術(shù),在數(shù)據(jù)鏈路層使用實(shí)時(shí)性調(diào)度的軟核,并采用了雙端口 RAM 傳輸過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性. 主站由帶有普通網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)組成,主要負(fù)責(zé)向從站的發(fā)送 EtherCAT 數(shù)據(jù)幀,從而進(jìn)行與從站的互動(dòng)。我個(gè)人認(rèn)為，最后一定是大西洋兩岸的兩大巨人之間的角力，就像以前的現(xiàn)場(chǎng)總線戰(zhàn)爭(zhēng)，最后還不是Profibus