trosolwg
Mae EtherCAT yn system bws maes sy'n seiliedig ar Ethernet gyda phensaernïaeth agored. Mae'r CAT yn EtherCAT yn acronym ar gyfer Technoleg Awtomeiddio Rheolaeth. Datblygwyd yn wreiddiol gan Beckhoff Automation GmbH yn yr Almaen. Mae EtherCAT yn gosod safon newydd ar gyfer perfformiad amser real a hyblygrwydd topolegol, tra hefyd yn cydymffurfio â neu hyd yn oed yn lleihau cost defnyddio bysiau maes. Mae EtherCAT hefyd yn cynnwys cydamseru dyfeisiau manwl uchel, diswyddo cebl dewisol, a'r Protocol Diogelwch Swyddogaethol (SIL3).
egwyddor
Mae yna nifer o atebion Ethernet i ddarparu ymarferoldeb amser real: er enghraifft, analluogi'r broses mynediad CSMA/CD trwy haen protocol uwch a rhoi tafell amser neu weithdrefn bleidleisio yn ei lle. Mae cynlluniau eraill yn defnyddio switshis preifat ac yn dosbarthu pecynnau Ethernet gyda rheolaeth amser fanwl gywir. Er y gall yr atebion hyn ddosbarthu pecynnau i nodau Ethernet cysylltiedig yn gymharol gyflym ac yn gywir, mae'r defnydd o led band yn isel, yn enwedig ar gyfer dyfeisiau awtomeiddio nodweddiadol, oherwydd hyd yn oed ar gyfer symiau bach iawn o ddata, rhaid anfon ffrâm Ethernet lawn. At hynny, mae'r amser sydd ei angen i ailgyfeirio i'r rheolydd allbwn neu yrru ac i ddarllen y data mewnbwn yn dibynnu i raddau helaeth ar y modd gweithredu. Yn aml mae angen defnyddio is-fws, yn enwedig mewn systemau I/O modiwlaidd, sydd, fel y bws Beckhoff K, yn cyflymu'r trosglwyddiad trwy system fysiau cydamserol, ond ni fydd cydamseriad o'r fath yn osgoi oedi wrth drosglwyddo bws cyfathrebu.
Gydag EtherCAT, llwyddodd Beckhoff i oresgyn y cyfyngiadau system hyn o atebion Ethernet eraill: nid oedd angen bellach i dderbyn pecynnau Ethernet ar bob pwynt cysylltu, eu dadgodio, a'u copïo i ddata proses. Wrth i fframiau fynd trwy bob dyfais, gan gynnwys y ddyfais derfynell waelodol, mae EtherCAT yn darllen data o reolwr yr orsaf sy'n bwysig i'r ddyfais honno. Yn yr un modd, gellir mewnosod data mewnbwn i neges wrth iddo fynd drwodd. Ar ôl i'r ffrâm gael ei phasio (dim ond ychydig o ddarnau), mae'r orsaf gaethweision yn cydnabod y gorchymyn perthnasol ac yn ei brosesu. Mae'r broses hon yn cael ei gweithredu trwy galedwedd yn y rheolydd caethweision ac felly mae'n annibynnol ar y system redeg amser real neu berfformiad prosesydd meddalwedd stac y protocol. Mae'r caethwas EtherCAT olaf yn y segment rhwydwaith yn dychwelyd neges wedi'i phrosesu'n llawn fel bod y neges yn cael ei dychwelyd fel neges ymateb o'r caethwas cyntaf i'r meistr.
O safbwynt Ethernet, yn syml, mae segment bysiau EtherCAT yn ddyfais Ethernet fawr sy'n derbyn ac yn anfon fframiau Ethernet. Fodd bynnag, nid yw'r "ddyfais" hwn yn cynnwys un rheolydd Ethernet gyda microbrosesydd i lawr yr afon, ond dim ond nifer fawr o orsafoedd caethweision EtherCAT. Fel gydag unrhyw Ethernet, nid oes angen switsh ar EtherCAT i sefydlu cyfathrebu, gan arwain at system EtherCAT pur.
perfformiad
Mae EtherCAT yn cyrraedd lefel newydd o berfformiad rhwydwaith. Dim ond 30μs yw'r cyfnod adnewyddu o 1000 o ddata I/O a ddosberthir, gan gynnwys amser cylch terfynol. Trwy ffrâm Ethernet, gellir cyfnewid hyd at 1486 beit o ddata proses, sy'n cyfateb i bron i 12,000 o gyfeintiau digidol o I/O. Gellir trosglwyddo'r swm hwn o ddata mewn dim ond 300μs.
Dim ond 100μs yw cyfathrebu â 100 o siafftiau servo. Yn ystod y cyfnod hwn, gellir darparu gwerthoedd gosod a data rheoli i bob echelin a gellir adrodd ar eu sefyllfa a'u statws gwirioneddol. Mae technoleg cloc wedi'i ddosbarthu yn sicrhau bod y gwyriad amser cydamseru rhwng yr echelinau hyn yn llai nag 1 microsecond.
Gyda pherfformiad rhagorol technoleg EtherCAT, gallwn wireddu'r dull rheoli na ellir ei wireddu gan y system fieldbus traddodiadol. Yn y modd hwn, gellir ffurfio dolenni rheoli cyflymder uwch-uchel hefyd trwy'r bws. Bellach gellir mapio swyddogaethau a oedd angen cymorth caledwedd pwrpasol brodorol yn flaenorol mewn meddalwedd. Mae'r adnoddau lled band enfawr yn galluogi data'r wladwriaeth i gael ei drosglwyddo ochr yn ochr ag unrhyw ddata. Mae technoleg EtherCAT yn galluogi technoleg cyfathrebu i gyd-fynd â PCS diwydiannol modern, perfformiad uchel. Nid yw'r system fysiau bellach yn dagfa i reoli syniadau. Mae cyflwyno data mewn I/O gwasgaredig yn rhagori ar berfformiad y gellir ei gyflawni gan ryngwynebau I/O lleol yn unig.
Mae'r fantais hon o ran perfformiad rhwydwaith yn amlwg mewn rheolwyr bach sydd â phŵer cyfrifiadurol cymharol gymedrol. Dolen gyflym EtherCAT, y gellir ei gwneud rhwng dwy ddolen reoli. Felly, mae gan y rheolwr y data mewnbwn diweddaraf sydd ar gael bob amser ac mae'r oedi wrth fynd i'r afael ag allbwn yn fach iawn. Gellir gwella ymddygiad ymateb y rheolwr yn sylweddol heb wella ei bŵer cyfrifiadurol ei hun.
Mae egwyddorion EtherCAT yn raddadwy ac nid ydynt yn gyfyngedig i 100 megabit o led band - mae'n bosibl cynyddu i gigabit Ethernet.
Mae EtherCAT yn disodli PCI:
Gyda chyflymu datblygiad miniaturization cydran PC, mae cyfaint y PC diwydiannol yn bennaf yn dibynnu ar nifer y slotiau sydd eu hangen.
Agorodd y defnydd o led band Ethernet cyflym iawn a lled band data caledwedd cyfathrebu EtherCAT (rheolwr caethweision EtherCAT) bosibilrwydd cymhwysiad newydd: trosglwyddwyd rhyngwynebau sydd fel arfer wedi'u lleoli yn IPC i derfynellau rhyngwyneb deallus mewn systemau EtherCAT. Yn ogystal ag I / O dosbarthedig, echelinau, ac unedau rheoli, gellir mynd i'r afael â systemau cymhleth fel gorsafoedd meistr bus maes, rhyngwynebau cyfresol cyflym, pyrth, a rhyngwynebau cyfathrebu eraill trwy borthladd Ethernet ar y cyfrifiadur. Gellir cysylltu hyd yn oed dyfeisiau Ethernet eraill heb unrhyw gyfyngiadau amrywiad protocol trwy'r terfynellau DVS. Mae maint prif ffrâm PC diwydiannol yn mynd yn llai, mae'r gost yn mynd yn is, mae rhyngwyneb Ethernet yn ddigon i ddelio â'r holl dasgau cyfathrebu.
Defnyddiwch Ethernet yn lle dyfeisiau PCI fieldbus (PROFIBUS, CANopen, DeviceNet, AS-i, ac ati) i'w hintegreiddio trwy derfynell meistr bws maes dosbarthedig. Mae peidio â defnyddio fieldbus master yn arbed slotiau PCI yn y PC.
Topoleg bysiau
Bws, coeden, neu seren: Mae EtherCAT yn cefnogi bron pob topoleg. Felly, gellir defnyddio'r strwythur bysiau sy'n deillio o fysiau maes ar gyfer Ethernet hefyd. Mae'r cyfuniad o strwythurau bysiau a changen yn arbennig o ddefnyddiol ar gyfer gwifrau system. Mae'r holl ryngwynebau wedi'u lleoli ar gyplyddion, gan ddileu'r angen am switshis ychwanegol. Wrth gwrs, gallwch hefyd ddefnyddio topoleg traddodiadol Ethernet seren seiliedig ar switsh.
Gall y defnydd o geblau trawsyrru gwahanol wneud y mwyaf o hyblygrwydd y gwifrau. Gall ceblau plug-in Ethernet safonol hyblyg a rhad drosglwyddo signalau trwy ddull Ethernet (100baseTX) neu drwy'r bws E. Gellir defnyddio ffibrau optegol (Pfos) ar gyfer cymwysiadau arbennig. Gellir defnyddio lled band Ethernet (fel gwahanol geblau optegol a chopr) ar y cyd â switshis neu drawsnewidwyr cyfryngau. Mae nodweddion ffisegol Ethernet Cyflym yn caniatáu i ddyfeisiau fod 100 metr oddi wrth ei gilydd, tra gall E-fws fod 10 metr yn unig oddi wrth ei gilydd. Gellir dewis Ethernet Cyflym neu E-fws yn unol â gofynion pellter. Gall y system EtherCAT gynnwys hyd at 65535 o ddyfeisiau, felly mae maint cyffredinol y rhwydwaith bron yn ddiderfyn.
Gallwch ddewis y topoleg yn rhydd. Gwifrau sydd â'r hyblygrwydd mwyaf: p'un ai i ddefnyddio'r switsh, a yw'r defnydd o strwythur topoleg bysiau, neu strwythur topoleg coed, yn gallu bod yn unrhyw gyfuniad o ddewis. Dyraniad cyfeiriad awtomatig; Nid oes angen i chi osod cyfeiriad IP.
agoredrwydd
Mae EtherCAT nid yn unig yn gwbl gydnaws ag Ethernet, ond mae ganddo hefyd nodwedd ddylunio agored unigryw: gall gydfodoli â phrotocolau Ethernet eraill sy'n darparu amrywiaeth o wasanaethau, ac mae pob un ohonynt yn cydfodoli ar yr un cyfrwng corfforol - fel arfer gydag effaith fach yn unig ar perfformiad rhwydwaith cyffredinol. Gellir cysylltu dyfeisiau Ethernet safonol â system EtherCAT trwy'r derfynell switsh, nad yw'n effeithio ar amseroedd beicio. Gall dyfeisiau sydd â rhyngwyneb bws maes traddodiadol gael eu hintegreiddio i'r rhwydwaith trwy gysylltiad â therfynell bws maes EtherCAT. Mae'r amrywiad protocol CDU yn caniatáu i ddyfeisiau gael eu hintegreiddio i unrhyw ryngwyneb slot. Mae EtherCAT yn brotocol cwbl agored sydd wedi'i gydnabod fel manyleb IEC swyddogol (IEC / PAS62407).