倍福EtherCAT介紹及應(yīng)用

1、倍福EtherCAT介紹及應(yīng)用    EtherCAT用于控制和自動(dòng)化技術(shù)的以太網(wǎng)EtherCAT是以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線EtherCAT是直達(dá)I/O級(jí)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。再也無須下掛子系統(tǒng)沒有網(wǎng)關(guān)延時(shí)輸出輸出,傳感器，驅(qū)動(dòng)器，顯示單元:所有設(shè)備位于同一個(gè)總線上。EtherCAT：更快傳輸速率:2x100Mbaud（全雙工）刷新時(shí)間:256開關(guān)量I/O：11µs1000開關(guān)量I/O分布于100節(jié)點(diǎn)：30µs=0.03ms200模擬量I/O（16位）：50µs,20kHz采樣頻率100伺服軸（每8字節(jié)IN+OUT）：100EtherCAT&

2、#160; 用于控制和自動(dòng)化技術(shù)的以太網(wǎng)        EtherCAT 是以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線    EtherCAT 是直達(dá)I/O級(jí)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。    再也無須下掛子系統(tǒng)    沒有網(wǎng)關(guān)延時(shí)    輸出輸出, 傳感器，驅(qū)動(dòng)器，顯示單元: 所有設(shè)備位于同一個(gè)總線上。    

3、;EtherCAT ：更快    傳輸速率: 2 x 100 Mbaud    （全雙工）        刷新時(shí)間:    256 開關(guān)量 I/O ：11 µs    1000 開關(guān)量 I/O 分布于 100 

4、節(jié)點(diǎn) ：30 µs = 0.03 ms    200 模擬量 I/O （16 位） ：50 µs, 20 kHz 采樣頻率    100 伺服軸 （每 8 字節(jié) IN+OUT） ： 100 µs = 0.1 ms  &#

5、160; 12000 開關(guān)量 I/O ： 350 µs        I/O和驅(qū)動(dòng)使用的以太網(wǎng)帶寬    以太網(wǎng)幀:  84 字節(jié)（incl. preamble + IPG Inter Packet Gap）         &#

6、160;      帶寬使用比較:    每節(jié)點(diǎn)4字節(jié)用戶數(shù)據(jù):    polling/time slicing: ca. 2.5%    廣播（master  slaves） ca. 2030%    每節(jié)點(diǎn)2數(shù)據(jù)位的用戶數(shù)據(jù):    EtherCAT: 8

7、097%            實(shí)用原則: 以太網(wǎng) “飛一般”    通過絕對(duì)尋址，實(shí)現(xiàn)最小的協(xié)議頭        優(yōu)勢(shì):    專門針對(duì)分布式I/O的優(yōu)化報(bào)文結(jié)構(gòu)    完全的硬件通訊: 最好的性能    若

8、網(wǎng)絡(luò)中只有EtherCat設(shè)備，則無須交換機(jī)    顯著的診斷功能    以太網(wǎng)兼容的維護(hù)性能            可使用標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)    通過交換機(jī): 一個(gè)Mac地址可訪問多達(dá)65535 個(gè)節(jié)點(diǎn)    “飛一般”的運(yùn)算，節(jié)約時(shí)間     數(shù)據(jù)在報(bào)

9、文傳送期間可以修改或添加，而無需堆棧、緩存或分解/組合。    每個(gè)節(jié)點(diǎn)最小的報(bào)文延時(shí)最佳性能            EtherCAT 性能：    40 軸 （每軸6字節(jié)輸入/ 輸出數(shù)據(jù)）    50 I/O 站，總共560個(gè) EtherCAT 總線端子  

10、  2000 數(shù)字量 + 200 模擬量I/O, 總線長(zhǎng)度 500 m    EtherCAT性能 : 循環(huán)時(shí)間 230µs at 33% 總線負(fù)載, 報(bào)文長(zhǎng)度 77µs    比較: 1 個(gè)CAN 幀 （8 字節(jié)過程數(shù)據(jù)），在總線速率 500 kBit/s時(shí)

11、: 250µs            "慢"的控制系統(tǒng)同樣受益    現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線I/O的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)        使用 EtherCAT的反應(yīng)時(shí)間        反應(yīng)時(shí)間明顯降低  同樣的控制器性能 

12、   再也沒有下掛本地I/O循環(huán)和總線擴(kuò)展延時(shí)    得益于極其簡(jiǎn)單的協(xié)議，系統(tǒng)無需專門的主站        現(xiàn)場(chǎng)總線: 需要在控制系統(tǒng)中映射    傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)生成一個(gè)物理的過程映像區(qū)    物理的過程映像區(qū)必須映射到邏輯過程映像區(qū)          

13、  直接內(nèi)存訪問節(jié)約時(shí)間    現(xiàn)場(chǎng)總線卡: 多達(dá) 30% 的 CPU 時(shí)間用于數(shù)據(jù)復(fù)制    EtherCAT: NIC 是PCI總線主站, 數(shù)據(jù)由DMA提供,     直接放到 PC 內(nèi)存:      CPU 減負(fù)     更

14、高的性能            EtherCAT 傳送延時(shí)的測(cè)量 （I）    測(cè)量EtherCAT 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)幀發(fā)出和返回之間的時(shí)間差        可計(jì)算任意節(jié)點(diǎn)間的傳送延時(shí)            Ether

15、CAT 分布時(shí)鐘    精確同步 （&lt;< 1 µs!） ，通過分布時(shí)鐘的精確調(diào)整來實(shí)現(xiàn)！        使用SCOPE VIEW長(zhǎng)期觀察兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備300個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間電纜長(zhǎng)度120米        EtherCAT 是工業(yè)以太網(wǎng)    對(duì) TCP/

16、IP完全透明    可使用所以英特網(wǎng)技術(shù): HTTP, FTP,     無需嚴(yán)格的實(shí)時(shí)能力        任何以太網(wǎng)設(shè)備均可連接到交換機(jī)的端口    使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器訪問Web Server        虛擬以太網(wǎng)交換機(jī)可路由任何以太網(wǎng)幀   &#

17、160;可從以太網(wǎng)段的內(nèi)部及外部路由            EtherCAT 布線更為靈活    電信號(hào): 100 baseTX and E-bus        E-bus:低壓差信號(hào) （LVDS） 符合 ANSI/TIA/EIA-644 用 IEEE

18、60;802.3ae標(biāo)準(zhǔn)        EtherCAT 代替 PCI    保護(hù)你的投資:    現(xiàn)有總線系統(tǒng)的無縫集成    過程映像區(qū)的刷新時(shí)間，經(jīng) PCI （500 字節(jié) 輸入/輸出數(shù)據(jù)）: 400 µs    過程映像區(qū)的刷新時(shí)間，經(jīng) EtherCA

19、T（1500 字節(jié) 輸入/輸出數(shù)據(jù)）: 150 µs        不再在控制系統(tǒng)（IPC或PLC）中要求占一個(gè)槽    然而卻具備最大限度的擴(kuò)展性            EtherCAT 配置容易    地址:    

20、無需要手動(dòng)設(shè)置地址    地址可以自動(dòng)分配     地址可保持  新加入節(jié)點(diǎn)后，不會(huì)改變?cè)?jié)點(diǎn)的地址        拓普結(jié)構(gòu):    自動(dòng)拓普目標(biāo)/實(shí)際對(duì)比        診斷:    精確定位診斷    &#

21、160;   網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃:    性能獨(dú)立于:    從站實(shí)例    拓普結(jié)構(gòu)（無交換機(jī)/集線器）        EtherCAT 成本更低    主站:    減少了硬件，帶來以下好處:    主板集成的以太網(wǎng)控制器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)功能，不需要通訊

22、協(xié)處理器    沒有特殊的插入卡,主板集成的以太網(wǎng)口已足夠    所以: 在主站端，有明顯的成本優(yōu)勢(shì)    從站:    價(jià)廉物美的EtherCAT從站控制器實(shí)現(xiàn)通訊功能    對(duì)于簡(jiǎn)單的設(shè)備: 不需要 µC     實(shí)時(shí)特征普遍獨(dú)立于µC 性能和堆棧處理時(shí)間  

23、60; 所以:  在從站端，也有明顯的成本優(yōu)勢(shì)    底層結(jié)構(gòu):    標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)電纜和連接器    沒有交換機(jī)和集線器    所以:在底層結(jié)構(gòu)上，也有明顯的成本優(yōu)勢(shì)    實(shí)現(xiàn)/工具:    標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視工具: Microsoft or EtherReal   &#

24、160;剖析軟件: 免費(fèi)    不要求高分辨率的時(shí)間分析器    開發(fā)工具: 430 ? - 含從站樣品代碼    主站樣品代碼: 1000 ?     所以:入門成本低，實(shí)現(xiàn)成本低    從站:    開發(fā)工具，含樣品代碼 （源代碼）   

25、; 所有時(shí)間性嚴(yán)格的功能都在ASIC或FPGA上實(shí)現(xiàn)        EtherCAT 發(fā)展良好    Quote Schuler 公司:     該系統(tǒng)使我們，在Schuler集團(tuán)現(xiàn)在使用的所有應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了快速驅(qū)動(dòng)和液壓控制，    另一個(gè)重要的因素是, 因?yàn)?#160;EtherCAT的良好性能，我們還有足夠的潛力在將來解決復(fù)雜的控制

26、任務(wù)，而不會(huì)出現(xiàn)速度問題            EtherCAT上的安全技術(shù)    EtherCAT 安全協(xié)議: 符合 IEC 61508    最初基于K-bus    后也可直接基于 EtherCAT            EtherCAT的高度實(shí)用性    在傳輸途徑上:    主站熱備冗余    電纜冗余