倍福EtherCAT介绍及应用

1、倍福EtherCAT介绍及应用摘要：EtherCAT用于控制和自动化技术的以太网EtherCAT是以太网现场总线EtherCAT是直达I/O级的实时以太网。再也无须下挂子系统没有网关延时输出输出,传感器，驱动器，显示单元: 所有设备位于同一个总线上。EtherCAT：更快传输速率:2x100Mbaud（全双工）刷新时间:256开关量I/O：11µs1000开关量I/O分布于100节点：30µs=0.03ms200模拟量I/O（16位）：50µs,20kHz采样频率100伺服轴（每8字节IN+OUT）：100目录EtherCAT  用于控制和自动

2、化技术的以太网        EtherCAT 是以太网现场总线    EtherCAT 是直达I/O级的实时以太网。    再也无须下挂子系统    没有网关延时    输出输出, 传感器，驱动器，显示单元:  所有设备位于同一个总线上。    EtherCAT ：更

3、快    传输速率: 2 x 100 Mbaud    （全双工）        刷新时间:    256 开关量 I/O ：11 µs    1000 开关量 I/O 分布于 100 节点 ：30 

4、µs = 0.03 ms    200 模拟量 I/O （16 位） ：50 µs, 20 kHz 采样频率    100 伺服轴 （每 8 字节 IN+OUT） ： 100 µs = 0.1 ms    12000&#

5、160;开关量 I/O ： 350 µs        I/O和驱动使用的以太网带宽    以太网帧:  84 字节 （incl. preamble + IPG Inter Packet Gap）            

6、    带宽使用比较:    每节点4字节用户数据:    polling/time slicing:  ca. 2.5%    广播 （master  slaves）  ca. 2030%    每节点2数据位的用户数据:    EtherCAT: 8097% 

7、60;          实用原则: 以太网 “飞一般”    通过绝对寻址，实现最小的协议头        优势:    专门针对分布式I/O的优化报文结构    完全的硬件通讯: 最好的性能    若网络中只有EtherCat

8、设备，则无须交换机    显著的诊断功能    以太网兼容的维护性能            可使用标准交换机    通过交换机:  一个Mac地址可访问多达65535 个节点    “飞一般”的运算，节约时间     数据在报文传送期间可以修改或添加

9、，而无需堆栈、缓存或分解/组合。    每个节点最小的报文延时最佳性能            EtherCAT 性能：    40 轴 （每轴6字节输入/ 输出数据）    50 I/O 站，总共560个 EtherCAT 总线端子    

10、2000 数字量 + 200 模拟量I/O, 总线长度 500 m    EtherCAT性能 : 循环时间 230µs  at 33% 总线负载, 报文长度 77µs    比较:  1 个CAN 帧 （8 字节过程数据），在总线速率 500 kBit/s时: 250

11、µs            "慢"的控制系统同样受益    现有现场总线I/O的系统结构        使用 EtherCAT的反应时间        反应时间明显降低  同样的控制器性能  

12、0; 再也没有下挂本地I/O循环和总线扩展延时    得益于极其简单的协议，系统无需专门的主站        现场总线: 需要在控制系统中映射    传统的现场总线系统生成一个物理的过程映像区    物理的过程映像区必须映射到逻辑过程映像区           

13、0;直接内存访问节约时间    现场总线卡:  多达 30% 的 CPU 时间用于数据复制    EtherCAT:  NIC 是PCI总线主站, 数据由DMA提供,     直接放到 PC 内存:      CPU 减负     更高的性能

14、0;           EtherCAT 传送延时的测量 （I）    测量EtherCAT 节点数据帧发出和返回之间的时间差        可计算任意节点间的传送延时            EtherCAT 

15、;分布时钟    精确同步 （<< 1 µs!） ，通过分布时钟的精确调整来实现！        使用SCOPE VIEW长期观察两个独立设备300个节点，节点间电缆长度120米         EtherCAT 是工业以太网    对 TCP/IP完全透明 

16、;   可使用所以英特网技术: HTTP, FTP,     无需严格的实时能力        任何以太网设备均可连接到交换机的端口    使用标准浏览器访问Web Server        虚拟以太网交换机可路由任何以太网帧    可从以太网段的

17、内部及外部路由            EtherCAT 布线更为灵活    电信号: 100 baseTX and E-bus        E-bus: 低压差信号 （LVDS） 符合  ANSI/TIA/EIA-644 用 IEEE 802.3a

18、e标准        EtherCAT 代替 PCI    保护你的投资:    现有总线系统的无缝集成    过程映像区的刷新时间，经 PCI （500 字节 输入/输出数据）: 400 µs    过程映像区的刷新时间，经 EtherCAT（1500

19、60;字节 输入/输出数据）: 150 µs        不再在控制系统（IPC或PLC）中要求占一个槽    然而却具备最大限度的扩展性            EtherCAT 配置容易    地址:    无需要手动设置地址

20、    地址可以自动分配     地址可保持  新加入节点后，不会改变原节点的地址        拓普结构:    自动拓普目标/实际对比        诊断:    精确定位诊断      

21、;  网络规划:    性能独立于:    从站实例    拓普结构（无交换机/集线器）        EtherCAT 成本更低    主站:    减少了硬件，带来以下好处:    主板集成的以太网控制器实现实时功能，不需要通讯协处理器 

22、;   没有特殊的插入卡,主板集成的以太网口已足够    所以: 在主站端，有明显的成本优势    从站:    价廉物美的EtherCAT从站控制器实现通讯功能    对于简单的设备: 不需要 µC     实时特征普遍独立于µC 性能和堆栈处理时间    

23、所以:  在从站端，也有明显的成本优势    底层结构:    标准的以太网电缆和连接器    没有交换机和集线器    所以:在底层结构上，也有明显的成本优势    实现/工具:    标准网络监视工具: Microsoft or EtherReal    剖析软件:

24、 免费    不要求高分辨率的时间分析器    开发工具: 430 ? - 含从站样品代码    主站样品代码: 1000 ?     所以:入门成本低，实现成本低    从站:    开发工具，含样品代码 （源代码）    所有

25、时间性严格的功能都在ASIC或FPGA上实现        EtherCAT 发展良好    Quote Schuler 公司:     该系统使我们，在Schuler集团现在使用的所有应用中，实现了快速驱动和液压控制，    另一个重要的因素是, 因为 EtherCAT的良好性能，我们还有足够的潜力在将来解决复杂的控制任务，而不会出现速

26、度问题            EtherCAT上的安全技术    EtherCAT 安全协议: 符合 IEC 61508    最初基于K-bus    后也可直接基于  EtherCAT            EtherCAT的高度实用性    在传输途径上:    主站热备冗余    电缆冗余