简单认识EtherCAT
2022-07-14 15:00:42
admin
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作者：twincat
链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/24696405
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
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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。
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。
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。