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：

什么是EtherCAT？
EtherCAT耦合器EK1100

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：

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；