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认识EtherCAT及其耦合器EK1100

今天这篇文章,我们来介绍下EtherCAT技术,并简单介绍下倍福(Beckhoff)的EtherCAT耦合器EK1100。

本文包括如下两个主题:

  1. 什么是EtherCAT?

  2. EtherCAT耦合器EK1100

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1、什么是EtherCAT

EtherCAT是德国倍福公司推出的一种实时以太网技术,它的全称是"Ethernet for Control Automation Technology",翻译为"基于以太网的自动化控制技术"。EtherCAT首次与2003年在德国的汉诺威工业博览会上亮相,并与2007年成为IEC61158公布的第12种现场总线标准。

EtherCAT具有如下一些特点:

  • 性能优异:12us内可处理256个数字量输入/输出;30us内可处理1000个数字量输入/输出;50us内可处理200个模拟量输入/输出(16位);100us内可处理100个伺服轴;

  • 拓扑结构灵活:支持总线型、星型、树型拓扑结构。通过使用EtherCAT耦合器,可以构建分布式系统;采用主-从通信架构,一个主站最多支持65,535个从站;

  • 大容量的地址空间:网络范围的过程映像区大小为4GB;从站过程映像区的范围为2bit至64KB;

  • 高可靠性/支持冗余:通过在主站设备端增加使用一个标准的以太网端口(无需专用网卡或接口),使用一条网线将原来的总线型拓扑结构转变为环型拓扑结构即可。如下图所示:


    technology_redundancy.gif

    当从站或电缆发生故障时,冗余系统可在一个周期内完成切换。因此,即使是针对运动控制要求的应用,电缆出现故障时也不会有任何问题。EtherCAT也支持热备份的主站冗余。由于在环路中断时EtherCAT从站控制器芯片将立刻自动返回数据帧,一个设备的故障不会导致整个网络的瘫痪。

  • 精准的同步时钟:EtherCAT的分布式从站的时钟会周期性的与参考时钟同步而消除误差,各从站的时间误差小于1us;精准的时钟同步能保证系统的时钟抖动小于1us,从而胜任多个运动轴同步协调的高性能运控控制的要求;

  • 支持安全协议:EtherCAT安全协议已经由德国技术监督局(TÜV)评估为满足IEC61508定义的SIL3等级的安全设备之间传输过程数据的通信协议。安全协议的数据和标准数据可以在同一介质上传输;

  • 开放性:EtherCAT与以太网完全兼容,可以通过交换机/路由器运行;支持互联网技术(Web服务器/FTP等);EtherCAT协议完全公开,并成立了非盈利性组织——EtherCAT技术协会,用于协议的推广及更新;

  • 低额授权费:EtherCAT主站的授权是免费的,从站的授权采用了CAN的授权模式——将低额的授权费用加到EtherCAT从站控制器(ESC)芯片中。因此,设备制造商、最终用户、系统集成商、工具生产商等无需再付授权费用;

  • 支持诊断功能:支持断线检测和故障定位检测,并可以对网络传输质量进行监控;

2、EtherCAT耦合器EK1100

倍福的EtherCAT耦合器很多,EK1100是其中的一款。EtherCAT耦合器的作用是将从站的模块连接到EtherCAT网络中,相当于西门子分布式系统的接口模块。

EK1100的外观如下图所示:

EK1100.png

EK1100有两个RJ45网络接口(最左边):上面的RJ45接口是EtherCAT信号输入接口,其功能是将EK100接入到EtherCAT网络中;下面的RJ45接口是EtherCAT信号输出接口,可连接其它EtherCAT从站。

EK1100可连接E系列(ELxx)端子模块而构成一个分布式从站,最多支持65534个端子模块;

好了,关于EtherCAT技术及其耦合器BK1100就先介绍到这里。

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