【正文】 動化領(lǐng)域里的廣闊應(yīng)用基礎(chǔ)，EthernetPOWERLINK“Intranet”和“Internet”環(huán)境中MODBUSEtherCAT協(xié)議將在作出最后的技術(shù)規(guī)范后發(fā)布Ethernet/IP是一個面向工業(yè)自動化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議。完全符合EtherCAT功能安全認(rèn)證的產(chǎn)品已經(jīng)上市。 例如，具備變更特性的處理中心，裝備傳感器的工具系統(tǒng)，或者智能化的傳輸設(shè)備，靈活的工件執(zhí)行器等。 采用EtherCAT，數(shù)據(jù)交換就完全基于“父”“子”時鐘的純硬件機(jī)制。還可通過交換機(jī)或介質(zhì)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)不同以太網(wǎng)連線（如：不同的光纖和銅電纜）的完整組合。由于一個以太網(wǎng)接口足以滿足整個外圍設(shè)備的通訊要求，因此，這不僅極大地精簡了IPC主機(jī)的體積，而且也降低了IPC主機(jī)的成本。例如，以太網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)在不僅可以處理速度控制，也可用于分布式驅(qū)動的電流控制。 性能 EtherCAT使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到了一個新高度。該以太網(wǎng)幀可由多種子報文組成，每個子報文服務(wù)于邏輯過程映像區(qū)的特定內(nèi)存區(qū)，該區(qū)域最大可達(dá)4GB。EtherCAT EtherCAT技術(shù)突破了其他以太網(wǎng)解決方案的系統(tǒng)限制：通過該項技術(shù)，無需接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，將其解碼，之后再將過程數(shù)據(jù)復(fù)制到各個設(shè)備。EtherCAT為系統(tǒng)的實時性能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，同時，它還符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本。這些接口的共性就是數(shù)據(jù)通過DMA（直接內(nèi)存讀取）傳輸至PC，即網(wǎng)絡(luò)讀取時無需占用CPU資源。EtherCAT UDP將EtherCAT協(xié)議封裝為UDP/IP數(shù)據(jù)報文，這就意味著，任何以太網(wǎng)協(xié)議堆棧的控制均可編址到EtherCAT系統(tǒng)之中，甚至通訊還可以通過路由器跨接到其它子網(wǎng)中。在此期間，系統(tǒng)更新帶有命令值和控制數(shù)據(jù)的所有軸的實際位置及狀態(tài)，分布時鐘技術(shù)使軸的同步偏差小于1微秒。而快速以太網(wǎng)的帶寬和EtherCAT通訊硬件的過程數(shù)據(jù)長度則為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的可能性：IPC 中的傳統(tǒng)接口現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧傻腅therCAT接口端子。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)。例如，幾個伺服軸同時執(zhí)行協(xié)調(diào)運動時，便是如此。而在EtherCAT中，引入時間戳數(shù)據(jù)類型作為一個邏輯擴(kuò)展，以太網(wǎng)所提供的巨大帶寬使得高分辨率的系統(tǒng)時間得以與測量值進(jìn)行鏈接。它由IEC61508標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，并滿足整體安全等級（SIL）3。配備傳統(tǒng)現(xiàn)場總線接口的設(shè)備可通過EtherCAT現(xiàn)場總線主站端子的連接集成到網(wǎng)絡(luò)中。然而，本規(guī)范力圖闡明MODBUS中哪種功能對于普通自動化設(shè)備的互用性有價值，哪些部分是MODBUS作為可編程的協(xié)議交替用于PLC’s的“多余部分”。基本上可以講不是以太網(wǎng)，它們都對以太網(wǎng)進(jìn)行了修改，或者是硬件或者是軟件，已經(jīng)不是以太網(wǎng)了。d. EtherCat這種工業(yè)以太網(wǎng)也很奇怪，它們不使用標(biāo)準(zhǔn)的芯片，一般不使用交換機(jī)，軟件也不是標(biāo)準(zhǔn)的，對以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行了一些修改，我們知道一個數(shù)據(jù)幀只有一個源節(jié)點，但是對于EtherCat一個數(shù)據(jù)可能有多個源節(jié)點，即一個數(shù)據(jù)是由多個節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)組合而成的。IRT，而EtherNet/IP則有CIP其實，工業(yè)以太網(wǎng)里還有幾個怪胎，舉兩個例吧：SynqNet:速度當(dāng)然快，但只比SercosII快了一倍。數(shù)據(jù)幀訪問完整個系統(tǒng)的最后一個從站時,該從站把經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給主站。ASIC 芯片主要由德國倍福公司提供，主要有 ET1100 和 ET1200 ；IPCore 可以從德國倍福公司、Xilinx 公司和 Altera 公司獲得。DMA（直接存儲器存?。┯糜趯?shù)據(jù)傳輸?shù)街鲀?nèi)存，解除了 CPU 存取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)。s 執(zhí)行一次。EtherCAT周期時間如此之短，使得它可以在兩個控制周期之間完成。100個伺服軸的通訊也非常快速：可在每100181。此特性再配合EtherCAT的機(jī)能原理，使得EtherCAT可以成為高性能的分散式I/O系統(tǒng)：包含一千個分散式數(shù)位輸入/輸出的程序資料交換只需30us，相當(dāng)于在100Mbit/s的以太網(wǎng)傳輸125個字節(jié)的資料。還可通過交換機(jī)或介質(zhì)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)不同 以太網(wǎng)連線（如不同的光纖和銅電纜） 的完整組合。EtherCAT的拓?fù)淇梢杂镁W(wǎng)絡(luò)線、分枝或是短線（stub）作任意的組合。除了可以對分布式I/O 進(jìn)行編址，還可以對驅(qū)動和控制單元以及現(xiàn)場總線主站、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。采用EtherCAT 后，數(shù)據(jù)交換就完全基于純硬件機(jī)制。這樣，速度的精確計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量技術(shù)。內(nèi) 部時鐘，當(dāng)訊息回來時會再閂鎖內(nèi)部時鐘一次。這樣，在后續(xù)的某個約定的時間，一起做某事，才能確保是同步去做的。當(dāng)設(shè)備或電纜發(fā)生故障時，也僅需一個周期即可 完成切換。為了實現(xiàn)EtherCAT 安全數(shù)據(jù)通訊，我們開放了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。這個“容器”在設(shè)備的應(yīng)用層被安全地解析。安全元件在自動化系統(tǒng)中所需要的任意地方都可以使用。只有快速而準(zhǔn)確地檢測出故障，并明確標(biāo)明其所在位置，才能快速排除故障。除斷點檢測和定位之外，EtherCAT 系統(tǒng)的協(xié)議、物理層和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以對各個傳輸段分別進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)視，與錯誤計數(shù)器關(guān)聯(lián)的自動評估還可以對關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)段進(jìn)行精確定位。EtherCAT的開放性EtherCAT 技術(shù)不僅完全兼容以太網(wǎng)，而且 在“設(shè)計”之初就具備良好的開放性特 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。網(wǎng)絡(luò)的診斷能力對于提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和縮短調(diào)試時間 — 從而降低總成本 — 來說至關(guān)重要。可以根據(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。這符合IEC617843附件中的模型A。V）鑒定為符合IEC61508 定義的SIL3 等級要求。EtherCAT也支持熱備份的主站冗余。EtherCAT支持熱連接許多應(yīng)用都需要在運行過程中改變I/O組態(tài)。為了消除抖動的影響及求得平均值，主站會盡可能的多次進(jìn)行上 述的程序。同步性與一致性：相距電纜長度為有120米的兩個分布系統(tǒng)，帶有300個節(jié)點的示波器比較：為了系統(tǒng)的同步，EtherCAT協(xié)定中有提供分散式時鐘機(jī)制，即使通訊循環(huán)周期有抖動，時鐘的抖動遠(yuǎn)小于1181。分布式時鐘基于該值進(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、信號抖動小于1 微秒的、確定性的同步誤差時間基。由于一個以太網(wǎng)接口足以滿足整個外圍設(shè)備的通訊。 由于使用100BASETX的以太網(wǎng)物理層，二個設(shè)備之間的距離可以到100米，一個EtherCAT區(qū)段的網(wǎng)絡(luò)最多可以有65535個設(shè)備。由于連接的設(shè)備數(shù)量可高達(dá)65535， 因此，網(wǎng)絡(luò)的容量幾乎沒有限制。EtherCAT的拓?fù)淇偩€形、樹形或星型：EtherCAT支持幾乎任何類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而即使是在保證這種性能的情況下，帶寬仍足以實現(xiàn)異步通訊，如TCP/IP、下載參數(shù)或上載診斷數(shù)據(jù)。無需增強(qiáng)本身的運算能力，控制器的響應(yīng)行為就能夠得到顯著改善。超高性能的EtherCAT 技術(shù)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)無法迄及的控制理念。EtherCAT的性能EtherCAT 使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到了一個新境界。過程接口可從1 位擴(kuò)展到64 kbyte。 1 EtherCAT 協(xié)議系統(tǒng)主站組成 E