简单认识EtherCAT

2022-07-14 15:00:42 admin 15
作者:twincat
链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/24696405
来源:知乎
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EtherCAT 名称的由来是: Ethernet for Control Automation Technology,也就是用于控制自动化技术的以太网,其实也就是工业以太网的一种。EtherCAT是倍福公司旗下的ETG(EtherCAT技术协会)负责研发并推广的一种实时以太网技术,它是一种开放的网络协议,可以进行主从设备之间的通信。

EtherCAT 的运行机制

EtherCAT的关键在于每个节点对以太网数据帧进行处理。在通信过程中,每个从站从主站发送过来的数据帧中读取数据,与此同时,将自身产生的数据插入到该数据帧中,然后转发到下一个从站。这种传输方式提高了带宽的利用率,通常一个数据帧就可以完成一个周期的通信。

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EtherCAT 的拓扑结构

EtherCAT支持多种拓扑结构:线形,树形、菊花链形等等。由于EtherCAT基于传统以太网,因此可以使用标准以太网电缆或光缆进行连接,使用100Base-TX电缆时,每个站之间距离可达100米,整个网络最多可以连接65535个设备。不仅如此,EtherCAT还支持热连接、热插拔,冗余、安全等功能。

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EtherCAT 的使用成本

使用EtherCAT的成本非常低廉,任何带有以太网控制器的控制单元都可以作为EtherCAT主站,从站可以使用多家供应商提供的产品,也可以使用ETG提供的从站源码进行开发。

EtherCAT 的性能

控制1000个开关量输入和输出的刷新时间大约为30us。单个以太网帧最多可以容纳1486字节的过程数据,相当于12000位开关量数字输入和输出,刷新时间大约为300us。控制100台伺服电机的数据通信周期约为100us。

由于EtherCAT使用分布式时钟,因此也具有良好的实时性能。每个具有分布式时钟的从站周期性地与参考时钟进行同步,消除误差,各从站时间误差小于1us。

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