【正文】 EtherCAT 是一個(gè)完全開放的 協(xié)議，是公認(rèn)的正式IEC 規(guī)范（IEC 61158，type 12）。對以太網(wǎng)的 設(shè)備類型沒有限制，設(shè)備可通過交換機(jī) 端口在EtherCAT 段內(nèi)進(jìn)行連接。數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的位故障可以通過評(píng)估每臺(tái)設(shè)備上的CRC 校驗(yàn)進(jìn)行檢測——32 位CRC多項(xiàng)式的最小漢明距為4。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。EtherCAT的診斷現(xiàn)場總線系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，有效性和試運(yùn)行時(shí)間關(guān)鍵取決于診斷能力。 EtherCAT被用作“黑色通道”，即，通信系統(tǒng)在安全處理中沒有任何作用。只有安全EtherCAT主站和所分配的安全從站通過非安全的標(biāo)準(zhǔn)PLC路由。安全邏輯也嵌入到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。上圖中的應(yīng)用示例受益于這種技術(shù)。因此，該安全協(xié)議也可通過其它通訊系統(tǒng)、背板或WLAN 傳輸。EtherCAT過程數(shù)據(jù)中的安全數(shù)據(jù)報(bào)文包括安全過程數(shù)據(jù)和所要求的數(shù)據(jù)備份。 設(shè)備上實(shí)施EtherCAT安全協(xié)議必須滿足安全目標(biāo)的需求。Safety over EtherCAT有通過IEC 61508的認(rèn)證，符合安全完整性等級(jí)（SIL）3的要求。由于在環(huán)路中斷時(shí) EtherCAT從站控制器芯片將立刻自動(dòng)返回?cái)?shù)據(jù)幀，一個(gè)設(shè)備的失敗不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。您可以很經(jīng)濟(jì)地增加冗余特性，僅需在主站設(shè)備端增加使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)端口（無需專用網(wǎng)卡或接口），并將單一的電纜從總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)即可。例如，需求不斷變化的加工中心、 裝備傳感器的刀具系統(tǒng)或智能化的傳輸 系統(tǒng)、靈活的工件執(zhí)行機(jī)構(gòu)或可單獨(dú)關(guān) 閉印刷單元的印刷機(jī)等?！靖形颉縀therCAT中提到的分布時(shí)鐘，同步時(shí)鐘，就相當(dāng)于：兩個(gè)人（或多個(gè)人）拿著手表在一起，先：對點(diǎn)確保各自的時(shí)間，是一致的。所有的從站延遲會(huì)依各從站在從站環(huán)狀拓?fù)涞奈恢脕碛?jì)算，并記錄在一個(gè)偏移寄存器中。閂鎖s，大約接近IEEE 1588精密時(shí)間協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。而在EtherCAT中，引入時(shí)間戳數(shù)據(jù)類型作為一個(gè)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(shí)間得以與測量值進(jìn)行鏈接。而跨接工廠等外部同步則可以基于IEEE 1588 標(biāo)準(zhǔn)。與完全同步通訊中通訊出現(xiàn)故障會(huì)立刻影響同步品質(zhì)的情況相反，分布排列的時(shí)鐘對于通訊系統(tǒng)中可能存在的相關(guān)故障延遲具有極好的容錯(cuò)性。因此，這不僅極大地精簡了工業(yè)PC 主機(jī)的體積和外觀，而且也降低了工業(yè)PC 主機(jī)的成本。 而高速以太網(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：工業(yè)PC 中的傳統(tǒng)接口現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧傻腅therCAT接口端子模塊。若EtherCAT網(wǎng)絡(luò)是使用環(huán)狀拓?fù)洌ㄖ髡驹O(shè)備需要有二個(gè)通訊埠），則此網(wǎng)絡(luò)還有纜線冗余的機(jī)能。由于上述的特性，EtherCAT幾乎支援所有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，包括總線式、樹狀或是星狀，現(xiàn)場總線常用的總線式拓?fù)湟部梢杂迷谝蕴W(wǎng)中。簡言之：EtherCAT使用全還可以選擇不同的電纜以提升連線的靈活性：靈活、經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)超五類以太網(wǎng)電纜可采用100BASETX 模式傳送信號(hào)， 兩臺(tái)設(shè)備之間的最大電纜長度為100 m。因此，由于現(xiàn)場總線而得名的總線結(jié)構(gòu)或線型結(jié)構(gòu)也 可用于以太網(wǎng)，并且不受限于級(jí)聯(lián)交換機(jī)或集線器的數(shù)量。所有程序資料都是由從站控制器的硬件來處理。超高性能的EtherCAT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)無法迄及的控制理念。s。借助于從站硬件集成和網(wǎng)絡(luò)控制器主站的直接內(nèi)存存取，整個(gè)協(xié)議的處理過程都在硬件中得以實(shí)現(xiàn)，因此， 完全獨(dú)立于協(xié)議堆棧的實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)、CPU 性能或軟件實(shí)現(xiàn)方式。這種網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)勢在具有相對中等運(yùn)算能力的小型控制器中較為明顯。這樣，通過總線也可以形成超高速控制回路。與100 個(gè)伺服軸的通訊每100 181。1000 個(gè)I/O 的更新時(shí)間只需30 181。主板集成的以太網(wǎng)MAC 足以作為主站設(shè)備中的硬件使用。詳見：所以使得以太網(wǎng)可以直達(dá)端子模塊：符合IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議無需附加任何總線即可訪問各個(gè)設(shè)備。 從站控制器：從站控制器(ESC)主要有 ASIC 芯片、IPCore 和 ESC20。LVDS 是基于 ANSI/TIA/EIA644 的差分信號(hào),同樣適用 標(biāo)準(zhǔn)(10G 以太網(wǎng)) 2 EtherCAT 協(xié)議系統(tǒng)從站組成 從層次上劃分,EtherCAT 協(xié)議一般劃分為三層,即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。主站向從站發(fā)送數(shù)據(jù)幀經(jīng)過所有的從站設(shè)備,每個(gè)從站設(shè)備在數(shù)據(jù)幀經(jīng)過時(shí),處理尋址到本站的數(shù)據(jù),根據(jù)報(bào)文頭中的命令從報(bào)文中指定的位置讀或?qū)憯?shù)據(jù),并且從站硬件把該報(bào)文的工作計(jì)數(shù)器(WKC)加 1,表示該 數(shù)據(jù)被從站處理。但最后，肯定兩者都會(huì)存在的。也基本上是只用了以太網(wǎng)底層硬件，系統(tǒng)里竟然連switch都不允許用。當(dāng)然如此運(yùn)用，速度性能當(dāng)然好，但未來難說。而ModbusProfiNet我認(rèn)為Ethernet/IP和ProfiNet這兩種工業(yè)以太網(wǎng)都適合各個(gè)行業(yè)，并不象heidai講的應(yīng)用的行業(yè)不一樣。所以密歇根大學(xué)的教授認(rèn)為繞開TCP/IP協(xié)議沒有絲毫的意義，反而由于缺少了TCP/IP協(xié)議，使得設(shè)備也就缺少了IT功能，與其它現(xiàn)場總線沒有區(qū)別。沒有實(shí)現(xiàn)EPL數(shù)據(jù)鏈路層的節(jié)點(diǎn)不能接入此網(wǎng)絡(luò)。至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是個(gè)怪胎，PowerLink雖然在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層還是采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，但是它又添加了另一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層，此EPL數(shù)據(jù)鏈路層在結(jié)構(gòu)上為于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層之上。還有一個(gè)區(qū)別是，Modbus協(xié)議中迄今沒有協(xié)議來完成功能安全、高精度同步和運(yùn)功控制等，而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP Sync和CIP Motion來完成上述功能，所以才有Schneider加入ODVA，成為ODVA的核心成員來推廣EtherNet/IP。各種工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別其實(shí)主要就是協(xié)議的區(qū)別，其中最主要的還是應(yīng)用層協(xié)議的區(qū)別，我們知道，按照ISO的參考模型，網(wǎng)絡(luò)被劃分為7層。這當(dāng)中只有ModbusTCP和EtherNet/，才能與IT和以太網(wǎng)將來的發(fā)展相兼容。POWERLINK=CANopen+Ethernet鑒于以太網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和CANopen在自動(dòng)化領(lǐng)域里的廣闊應(yīng)用基礎(chǔ)，EthernetPOWERLINK既然MODBUS已經(jīng)廣為人知，該規(guī)范只將別處沒有收錄的少量信息列入其中?！癐ntranet”和“Internet”環(huán)境中MODBUSPROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動(dòng)化。EtherCAT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(gè)面向工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備可通過集線器端子連接至一個(gè)EtherCAT系統(tǒng)，該端子并不會(huì)影響循環(huán)時(shí)間。完全符合EtherCAT功能安全認(rèn)證的產(chǎn)品已經(jīng)上市。安全協(xié)議基于EtherCAT應(yīng)用層，而不會(huì)影響底層運(yùn)行。 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。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