apžvalga
EtherCAT yra Ethernet pagrindu veikianti lauko magistralės sistema su atvira architektūra. CAT EtherCAT yra valdymo automatizavimo technologijos akronimas. Iš pradžių sukūrė Beckhoff Automation GmbH Vokietijoje. EtherCAT nustato naują realaus laiko našumo ir topologinio lankstumo standartą, taip pat atitinka arba netgi sumažina lauko magistralės naudojimo išlaidas. „EtherCAT“ taip pat pasižymi didelio tikslumo įrenginių sinchronizavimu, pasirenkamu kabelio dubliavimu ir funkcinės saugos protokolu (SIL3).
principu
Yra keletas eterneto sprendimų, skirtų realaus laiko funkcionalumui užtikrinti: pavyzdžiui, išjungti CSMA / CD prieigos procesą per aukštesnį protokolo sluoksnį ir pakeisti jį laiko skilties arba apklausos procedūra. Kitos schemos naudoja privačius komutatorius ir platina Ethernet paketus tiksliai valdydami laiką. Nors šie sprendimai gali palyginti greitai ir tiksliai pristatyti paketus į prijungtus eterneto mazgus, pralaidumo išnaudojimas yra mažas, ypač tipiniams automatikos įrenginiams, nes net ir esant labai mažam duomenų kiekiui turi būti siunčiamas visas Ethernet kadras. Be to, laikas, reikalingas peradresavimui į išvesties arba pavaros valdiklį ir įvesties duomenims nuskaityti, labai priklauso nuo vykdymo režimo. Dažnai tenka naudoti subbus, ypač modulinėse I/O sistemose, kurios, kaip ir Beckhoff K-bus, pagreitina perdavimą per sinchroninę magistralės sistemą, tačiau toks sinchronizavimas neišvengs ryšio magistralės perdavimo vėlavimų.
Su EtherCAT Beckhoff sugebėjo įveikti šiuos kitų Ethernet sprendimų sistemos apribojimus: nebereikėjo priimti Ethernet paketų kiekviename prisijungimo taške, jų iššifruoti ir kopijuoti į proceso duomenis. Kai kadrai praeina per kiekvieną įrenginį, įskaitant pagrindinį galinį įrenginį, EtherCAT nuskaito duomenis iš stoties valdiklio, kuris yra svarbus tam įrenginiui. Panašiai įvesties duomenis galima įterpti į pranešimą jam perduodant. Perdavus kadrą (uždelstą tik keliais bitais), pagalbinė stotis atpažįsta atitinkamą komandą ir ją apdoroja. Šis procesas įgyvendinamas per pagalbinio valdiklio aparatinę įrangą, todėl nepriklauso nuo realiuoju laiku veikiančios sistemos ar protokolų kamino programinės įrangos procesoriaus našumo. Paskutinis EtherCAT pavaldinys tinklo segmente grąžina visiškai apdorotą pranešimą, kad pranešimas būtų grąžintas kaip atsakymo pranešimas iš pirmojo pavaldinio pagrindiniam įrenginiui.
EtherCAT magistralės segmentas yra tiesiog didelis Ethernet įrenginys, kuris priima ir siunčia eterneto kadrus. Tačiau šiame „įrenginyje“ yra ne vienas Ethernet valdiklis su pasroviniu mikroprocesoriumi, o tik daug EtherCAT pagalbinių stočių. Kaip ir bet kuriam eternetui, EtherCAT nereikia jungiklio ryšiui užmegzti, todėl sukuriama gryna EtherCAT sistema.
spektaklis
EtherCAT pasiekia naują tinklo našumo lygį. 1000 paskirstytų I/O duomenų atnaujinimo laikotarpis yra tik 30 μs, įskaitant terminalo ciklo laiką. Per Ethernet kadrą galima keistis iki 1486 baitų proceso duomenų, o tai atitinka beveik 12 000 skaitmeninių I/O tomų. Tokį duomenų kiekį galima perduoti vos per 300 μs.
Ryšys su 100 servo velenų yra tik 100 μs. Per šį laiką visoms ašims gali būti pateikiamos nustatymų vertės ir valdymo duomenys bei pranešama apie jų faktinę padėtį ir būseną. Paskirstyto laikrodžio technologija užtikrina, kad sinchronizacijos laiko nuokrypis tarp šių ašių būtų mažesnis nei 1 mikrosekundė.
Puikiai veikiant EtherCAT technologijai, galime realizuoti valdymo metodą, kurio negali įgyvendinti tradicinė lauko magistralės sistema. Tokiu būdu per magistralę galima suformuoti ir itin didelio greičio valdymo kilpas. Funkcijos, kurioms anksčiau buvo reikalingas vietinis specialios aparatinės įrangos palaikymas, dabar gali būti susietos programinėje įrangoje. Dideli pralaidumo ištekliai leidžia perduoti būsenos duomenis lygiagrečiai su bet kokiais duomenimis. EtherCAT technologija įgalina ryšių technologijas suderinti su moderniais, didelio našumo pramoniniais PCS. Autobusų sistema nebėra kliūtis idėjoms valdyti. Duomenų pateikimas paskirstytoje įvesties / išvesties sistemoje viršija našumą, kurį galima pasiekti tik naudojant vietines įvesties / išvesties sąsajas.
Šis tinklo našumo pranašumas akivaizdus mažuose valdikliuose, kurių skaičiavimo galia palyginti nedidelė. EtherCAT didelės spartos kilpa, kurią galima atlikti tarp dviejų valdymo kilpų. Todėl valdiklis visada turi naujausius įvesties duomenis ir išvesties adresavimo delsa yra minimali. Valdiklio atsaką galima žymiai pagerinti nepadidinant jo paties skaičiavimo galios.
EtherCAT principai yra keičiami ir neapsiriboja 100 megabitų pralaidumu – galima padidinti iki gigabito eterneto.
EtherCAT pakeičia PCI:
Spartėjant kompiuterių komponentų miniatiūrizavimo plėtrai, pramoninio kompiuterio apimtis daugiausia priklauso nuo reikalingų lizdų skaičiaus.
Didelės spartos Ethernet pralaidumo ir EtherCAT ryšio aparatinės įrangos (EtherCAT vergo valdiklio) duomenų pralaidumo panaudojimas atvėrė naują pritaikymo galimybę: paprastai IPC esančios sąsajos buvo perkeltos į EtherCAT sistemų išmaniuosius sąsajos terminalus. Be paskirstytų įvesties / išvesties, ašių ir valdymo blokų, per kompiuterio Ethernet prievadą gali būti adresuojamos sudėtingos sistemos, tokios kaip lauko magistralės pagrindinės stotys, didelės spartos nuosekliosios sąsajos, šliuzai ir kitos ryšio sąsajos. Per DVS terminalus galima prijungti net kitus eterneto įrenginius, neturinčius protokolo variantų apribojimų. Pramoninio kompiuterio pagrindinio kompiuterio dydis mažėja, sąnaudos mažėja, Ethernet sąsajos pakanka visoms komunikacijos užduotims atlikti.
Naudokite eternetą vietoj PCI lauko magistralės įrenginių (PROFIBUS, CANopen, DeviceNet, AS-i ir kt.), kad galėtumėte integruoti per paskirstytą lauko magistralės pagrindinį terminalą. Nenaudojant lauko magistralės pagrindinio kompiuterio išsaugomi PCI lizdai.
Autobusų topologija
Autobusas, medis ar žvaigždė: EtherCAT palaiko beveik visas topologijas. Taigi, magistralės struktūra, gauta iš lauko magistralių, taip pat gali būti naudojama Ethernet. Šynų ir šakų struktūrų derinys ypač naudingas sistemos laidams. Visos sąsajos yra ant jungčių, todėl nereikia papildomų jungiklių. Žinoma, taip pat galite naudoti tradicinę jungikliu pagrįstą žvaigždės Ethernet topologiją.
Naudojant skirtingus perdavimo kabelius galima maksimaliai padidinti laidų lankstumą. Lankstūs ir nebrangūs standartiniai Ethernet kabeliai gali perduoti signalus Ethernet režimu (100baseTX) arba per E magistralę. Optinės skaidulos (Pfos) gali būti naudojamos specialioms reikmėms. Eterneto pralaidumą (pvz., skirtingus optinius ir varinius kabelius) galima naudoti kartu su jungikliais arba medijos keitikliais. Dėl fizinių „Fast Ethernet“ ypatybių įrenginiai gali būti 100 metrų atstumu, o „E-bus“ gali būti tik 10 metrų atstumu. Fast Ethernet arba E-bus galima pasirinkti pagal atstumo reikalavimus. EtherCAT sistema gali talpinti iki 65535 įrenginių, todėl bendras tinklo dydis yra beveik neribotas.
Topologiją galite pasirinkti laisvai. Laidai turi didžiausią lankstumą: ar naudoti jungiklį, ar naudoti magistralės topologijos struktūrą, ar medžio topologijos struktūrą, gali būti bet koks pasirinkimo derinys. Automatinis adresų skyrimas; Jums nereikia nustatyti IP adreso.
atvirumas
EtherCAT yra ne tik visiškai suderinamas su eternetu, bet ir turi unikalią atviro dizaino ypatybę: jis gali egzistuoti kartu su kitais eterneto protokolais, teikiančiais įvairias paslaugas, ir visi jie kartu egzistuoja toje pačioje fizinėje laikmenoje – paprastai turi tik nedidelį poveikį. bendras tinklo našumas. Standartinius Ethernet įrenginius galima prijungti prie EtherCAT sistemos per jungiklio terminalą, o tai neturi įtakos ciklo laikui. Įrenginius su tradicine lauko magistralės sąsaja galima integruoti į tinklą per ryšį su EtherCAT lauko magistralės pagrindiniu terminalu. UDP protokolo variantas leidžia įrenginius integruoti į bet kurią lizdo sąsają. EtherCAT yra visiškai atviras protokolas, pripažintas oficialia IEC specifikacija (IEC/PAS62407).