ħarsa ġenerali
EtherCAT hija sistema fieldbus ibbażata fuq Ethernet b'arkitettura miftuħa. Il-CAT f'EtherCAT huwa akronimu għat-Teknoloġija tal-Awtomazzjoni tal-Kontroll. Oriġinarjament żviluppat minn Beckhoff Automation GmbH fil-Ġermanja. EtherCAT jistabbilixxi standard ġdid għall-prestazzjoni f'ħin reali u l-flessibbiltà topoloġika, filwaqt li wkoll tikkonforma ma 'jew saħansitra tnaqqas l-ispiża tal-użu tal-fieldbus. EtherCAT għandu wkoll sinkronizzazzjoni ta 'apparat ta' preċiżjoni għolja, redundancy fakultattiva tal-kejbil, u l-Protokoll tas-Sigurtà Funzjonali (SIL3).
prinċipju
Hemm diversi soluzzjonijiet Ethernet biex jipprovdu funzjonalità f'ħin reali: pereżempju, id-diżattivazzjoni tal-proċess ta 'aċċess CSMA/CD permezz ta' saff ta 'protokoll ogħla u tibdilha b'porzjon ta' ħin jew proċedura ta 'votazzjoni. Skemi oħra jużaw swiċċijiet privati u jqassmu pakketti Ethernet b'kontroll preċiż tal-ħin. Għalkemm dawn is-soluzzjonijiet jistgħu jwasslu pakketti għal nodi Ethernet konnessi relattivament malajr u b'mod preċiż, l-utilizzazzjoni tal-bandwidth hija baxxa, speċjalment għal apparati ta 'awtomazzjoni tipiċi, għaliex anke għal ammonti żgħar ħafna ta' data, għandu jintbagħat qafas Ethernet sħiħ. Barra minn hekk, il-ħin meħtieġ biex terġa 'tidderieġi lejn il-kontrollur tal-output jew tas-sewqan u biex taqra d-dejta tal-input jiddependi ħafna fuq il-mod ta' eżekuzzjoni. Ħafna drabi huwa meħtieġ li tuża subbus, speċjalment f'sistemi I/O modulari, li, bħall-Beckhoff K-bus, iħaffu t-trażmissjoni permezz ta 'sistema ta' xarabank sinkronika, iżda tali sinkronizzazzjoni ma tevitax dewmien fit-trażmissjoni tax-xarabank tal-komunikazzjoni.
B'EtherCAT, Beckhoff seta' jegħleb dawn il-limitazzjonijiet tas-sistema ta 'soluzzjonijiet Ethernet oħra: ma kienx aktar meħtieġ li tirċievi pakketti Ethernet f'kull punt ta' konnessjoni, jiddekodifikahom, u tikkopjahom fid-dejta tal-proċess. Hekk kif il-frejms jgħaddu minn kull apparat, inkluż l-apparat terminali sottostanti, EtherCAT jaqra dejta mill-kontrollur tal-istazzjon li hija importanti għal dak l-apparat. Bl-istess mod, id-dejta tal-input tista' tiddaħħal f'messaġġ hekk kif tgħaddi. Wara li l-qafas ikun għadda (ittardjat bi ftit bits biss), l-istazzjon tal-iskjavi jirrikonoxxi l-kmand rilevanti u jipproċessah. Dan il-proċess huwa implimentat permezz ta 'ħardwer fil-kontrollur slave u għalhekk huwa indipendenti mis-sistema ta' tħaddim f'ħin reali jew il-prestazzjoni tal-proċessur tas-softwer tal-munzell tal-protokoll. L-aħħar slave EtherCAT fis-segment tan-netwerk jirritorna messaġġ ipproċessat bis-sħiħ sabiex il-messaġġ jintbagħat lura bħala messaġġ ta 'rispons mill-ewwel slave lill-kaptan.
Minn perspettiva Ethernet, is-segment tal-bus EtherCAT huwa sempliċement apparat Ethernet kbir li jirċievi u jibgħat frejms Ethernet. Madankollu, dan "apparat" ma fihx kontrollur Ethernet wieħed b'mikroproċessur downstream, iżda biss numru kbir ta 'stazzjonijiet slave EtherCAT. Bħal kull Ethernet, EtherCAT ma jeħtieġx swiċċ biex tiġi stabbilita komunikazzjoni, u dan jirriżulta f'sistema EtherCAT pura.
prestazzjoni
EtherCAT jilħaq livell ġdid ta 'prestazzjoni tan-netwerk. Il-perjodu ta 'aġġornament ta' 1000 data I/O distribwita huwa biss 30μs, inkluż il-ħin taċ-ċiklu tat-terminal. Permezz ta 'qafas Ethernet, sa 1486 bytes ta' data tal-proċess jistgħu jiġu skambjati, ekwivalenti għal kważi 12,000 volum diġitali ta 'I/O. Dan l-ammont ta 'dejta jista' jiġi trażmess fi 300μs biss.
Il-komunikazzjoni ma '100 servo xaft hija biss 100μs. Matul dan iż-żmien, il-valuri tal-issettjar u d-dejta tal-kontroll jistgħu jiġu pprovduti lill-assi kollha u l-pożizzjoni u l-istatus attwali tagħhom jistgħu jiġu rrapportati. It-teknoloġija tal-arloġġ distribwit tiżgura li d-devjazzjoni tal-ħin tas-sinkronizzazzjoni bejn dawn l-assi hija inqas minn mikrosekonda.
Bil-prestazzjoni eċċellenti tat-teknoloġija EtherCAT, nistgħu nirrealizzaw il-metodu ta 'kontroll li ma jistax jiġi realizzat mis-sistema tal-fieldbus tradizzjonali. B'dan il-mod, linji ta 'kontroll ta' veloċità ultra-għolja jistgħu wkoll jiġu ffurmati permezz tax-xarabank. Funzjonijiet li qabel kienu jeħtieġu appoġġ indiġenu dedikat għall-ħardwer issa jistgħu jiġu mmappjati fis-softwer. Ir-riżorsi tal-bandwidth enormi jippermettu li d-data tal-istat tiġi trażmessa b'mod parallel ma 'kwalunkwe data. It-teknoloġija EtherCAT tippermetti li t-teknoloġija tal-komunikazzjonijiet taqbel ma' PCS industrijali moderni u ta' prestazzjoni għolja. Is-sistema tal-karozzi tal-linja m'għadhiex ostakolu għall-kontroll tal-ideat. Il-kunsinna tad-dejta f'I/O distribwiti taqbeż il-prestazzjoni li tista' tinkiseb biss permezz ta' interfaces I/O lokali.
Dan il-vantaġġ tal-prestazzjoni tan-netwerk huwa evidenti f'kontrolluri żgħar b'qawwa tal-kompjuter relattivament moderata. Loop ta 'veloċità għolja ta' EtherCAT, li jista 'jsir bejn żewġ loops ta' kontroll. Għalhekk, il-kontrollur dejjem ikollu l-aħħar data tad-dħul disponibbli u d-dewmien fl-indirizzar tal-output huwa minimu. L-imġiba tar-rispons tal-kontrollur tista' tittejjeb b'mod sinifikanti mingħajr ma tittejjeb il-qawwa tal-kompjuter tagħha stess.
Il-prinċipji ta 'EtherCAT huma skalabbli u mhux limitati għal 100 megabit ta' bandwidth - huwa possibbli li tiżdied sa gigabit Ethernet.
EtherCAT jissostitwixxi PCI:
Bl-aċċelerazzjoni tal-iżvilupp tal-minjaturizzazzjoni tal-komponenti tal-PC, il-volum tal-PC industrijali jiddependi prinċipalment fuq in-numru ta 'slots meħtieġ.
L-użu ta 'faxxa tal-frekwenza Ethernet ta' veloċità għolja u ħardwer ta 'komunikazzjoni EtherCAT (kontrollur slave EtherCAT) fetaħ possibbiltà ta' applikazzjoni ġdida: interfaces li normalment jinsabu fl-IPC ġew trasferiti għal terminals ta 'interface intelliġenti f'sistemi EtherCAT. Minbarra I/O distribwiti, assi, u unitajiet ta 'kontroll, sistemi kumplessi bħal stazzjonijiet master fieldbus, interfaces serjali ta' veloċità għolja, gateways, u interfaces ta 'komunikazzjoni oħra jistgħu jiġu indirizzati permezz ta' port Ethernet fuq il-PC. Anke apparat Ethernet ieħor mingħajr restrizzjonijiet ta 'varjanti ta' protokoll jistgħu jiġu konnessi permezz tat-terminals DVS. Id-daqs tal-mainframe tal-PC industrijali qed jiċkien, l-ispiża qed titbaxxa, interface Ethernet hija biżżejjed biex tittratta l-kompiti kollha tal-komunikazzjoni.
Uża Ethernet minflok tagħmir PCI fieldbus (PROFIBUS, CANopen, DeviceNet, AS-i, eċċ.) Għall-integrazzjoni permezz tat-terminal kaptan fieldbus distribwit. Li ma tużax fieldbus master jiffranka slots PCI fil-PC.
Topoloġija tax-xarabank
Xarabank, siġra, jew stilla: EtherCAT jappoġġja kważi t-topoloġiji kollha. Għalhekk, l-istruttura tal-karozzi tal-linja derivata minn fieldbuses tista 'tintuża wkoll għall-Ethernet. Il-kombinazzjoni ta 'strutturi tax-xarabank u tal-fergħat hija speċjalment utli għall-wajers tas-sistema. L-interfaces kollha jinsabu fuq couplers, u jeliminaw il-ħtieġa għal swiċċijiet addizzjonali. Naturalment, tista 'wkoll tuża t-topoloġija tradizzjonali tal-Ethernet stilla bbażata fuq swiċċ.
L-użu ta 'kejbils tat-trasmissjoni differenti jista' jimmassimizza l-flessibilità tal-wajers. Kejbils plug-in Ethernet standard flessibbli u rħas jistgħu jittrasmettu sinjali permezz tal-mod Ethernet (100baseTX) jew permezz tal-E bus. Fibri ottiċi (Pfos) jistgħu jintużaw għal applikazzjonijiet speċjali. Faxxa tal-frekwenza Ethernet (bħal kejbils ottiċi u tar-ram differenti) jistgħu jintużaw flimkien ma 'swiċċijiet jew konvertituri tal-midja. Il-karatteristiċi fiżiċi ta 'Fast Ethernet jippermettu li l-apparati jkunu 100 metru 'l bogħod minn xulxin, filwaqt li E-bus jista' jkun biss 10 metri 'l bogħod minn xulxin. Fast Ethernet jew E-bus jistgħu jintgħażlu skont ir-rekwiżiti tad-distanza. Is-sistema EtherCAT tista' takkomoda sa 65535 apparat, għalhekk id-daqs ġenerali tan-netwerk huwa kważi illimitat.
Tista 'tagħżel it-topoloġija liberament. Il-wajers għandhom l-akbar flessibilità: jekk tużax is-swiċċ, huwa l-użu tal-istruttura tat-topoloġija tax-xarabank, jew l-istruttura tat-topoloġija tas-siġra, tista 'tkun kwalunkwe kombinazzjoni ta' għażla. Allokazzjoni awtomatika ta' indirizzi; M'għandekx bżonn tissettja indirizz IP.
ftuħ
EtherCAT mhux biss huwa kompletament kompatibbli ma 'Ethernet, iżda għandu wkoll karatteristika unika ta' disinn miftuħ: jista' jikkoeżistu ma' protokolli Ethernet oħra li jipprovdu varjetà ta 'servizzi, u kollha jeżistu flimkien fuq l-istess mezz fiżiku - ġeneralment b'impatt żgħir biss fuq prestazzjoni ġenerali tan-netwerk. L-apparati standard Ethernet jistgħu jiġu konnessi ma 'sistema EtherCAT permezz tat-terminal tal-iswiċċ, li ma jaffettwax il-ħinijiet taċ-ċiklu. Apparati mgħammra b'interface tal-fieldbus tradizzjonali jistgħu jiġu integrati fin-netwerk permezz ta 'konnessjoni mat-terminal EtherCAT fieldbus master. Il-varjant tal-protokoll UDP jippermetti li l-apparati jiġu integrati fi kwalunkwe interface ta 'slot. EtherCAT huwa protokoll miftuħ għal kollox li ġie rikonoxxut bħala speċifikazzjoni IEC uffiċjali (IEC/PAS62407).