EtherCAT - 以太網(wǎng)現(xiàn)場總線
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表1:EtherCAT性能概貌 
超高性能的EtherCAT技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)無法迄及的控制理念。EtherCAT使通訊技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)PC所具有的超強(qiáng)計(jì)算能力相適應(yīng)，總線系統(tǒng)不再是控制理念的瓶頸，分布式I/O可能比大多數(shù)本地I/O接口運(yùn)行速度更快。EtherCAT技術(shù)原理具有可塑性，并不束縛于100 M bps的通訊速率，甚至有可能擴(kuò)展為1000 M bps的以太網(wǎng)。
3.5 診斷
現(xiàn)場總線系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，有效性和試運(yùn)行時(shí)間關(guān)鍵取決于診斷能力。只有快速而準(zhǔn)確地檢測出故障，并明確標(biāo)明其所在位置，才能快速排除故障。因此，在EtherCAT的研發(fā)過程中，特別注重強(qiáng)化診斷特征。 試運(yùn)行期間，驅(qū)動(dòng)或I/O 端子等節(jié)點(diǎn)的實(shí)際配置需要與指定的配置進(jìn)行匹配性檢查，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也需要與配置相匹配。由于整合的拓?fù)渥R(shí)別過程已延伸至各個(gè)端子，因此，這種檢查不僅可以在系統(tǒng)啟動(dòng)期間進(jìn)行，也可以在網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)讀取時(shí)進(jìn)行（配置上載）。
可以通過評(píng)估CRC校驗(yàn)，有效檢測出數(shù)據(jù)傳送期間的位故障——32 位CRC多項(xiàng)式的最小漢明距為4。除斷線檢測和定位之外，EtherCAT系統(tǒng)的協(xié)議、物理層和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以對各個(gè)傳輸段分別進(jìn)行品質(zhì)監(jiān)視，與錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器關(guān)聯(lián)的自動(dòng)評(píng)估還可以對關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)段進(jìn)行精確定位。此外，對于電磁干擾、連接器破損或電纜損壞等一些漸變或突變的錯(cuò)誤源而言，即便它們尚未過度應(yīng)變到網(wǎng)絡(luò)自恢復(fù)能力的范圍，也可對其進(jìn)行檢測與定位。
3.6 高可靠性
選擇冗余電纜可以滿足快速增長的系統(tǒng)可靠性需求，以保證設(shè)備更換時(shí)不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。您可以很經(jīng)濟(jì)地增加冗余特性，僅需在主站設(shè)備端增加使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)端口（無需專用網(wǎng)卡或接口），并將單一的電纜從總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)即可。當(dāng)設(shè)備或電纜發(fā)生故障時(shí)，也僅需一個(gè)周期即可完成切換。因此，即使是針對運(yùn)動(dòng)控制要求的應(yīng)用，電纜出現(xiàn)故障時(shí)也不會(huì)有任何問題。
圖7: Low cost cable redundancy with standard slaves
不管是使用硬件還是使用專用的安全總線系統(tǒng)，傳統(tǒng)觀念總是認(rèn)為，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與安全功能相分離。但EtherCAT所實(shí)現(xiàn)的安全功能可以在同一網(wǎng)絡(luò)中將安全相關(guān)的通訊和控制通訊融合為一體。安全協(xié)議基于EtherCAT應(yīng)用層，不受低層協(xié)議的影響，并遵循IEC61508 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，滿足安全集成級(jí)（SIL）4的要求。數(shù)據(jù)長度可以變化的，因此該協(xié)議既完全適合于安全 I/O 數(shù)據(jù)，也適合于安全驅(qū)動(dòng)技術(shù)。和其它EtherCAT數(shù)據(jù)一樣，安全數(shù)據(jù)可以通過無安全功能的路由器或網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)路由。目前，首批獲得完全認(rèn)證的EtherCAT安全產(chǎn)品已經(jīng)上市。
3.8 EtherCAT 取代PCI
隨著PC組件急劇向小型化方向發(fā)展，工業(yè)PC的體積日趨取決于插槽的數(shù)目。而快速以太網(wǎng)的帶寬和EtherCAT通訊硬件的過程數(shù)據(jù)長度則為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的可能性——IPC 中的傳統(tǒng)接口現(xiàn)在可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧傻腅therCAT接口端子（參見圖8）。除了可以對分布式I/O進(jìn)行編址，還可以對驅(qū)動(dòng)和控制單元以及現(xiàn)場總線主站、快速串行接口、網(wǎng)關(guān)和其它通訊接口等復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行編址。
圖8: 分布式現(xiàn)場總線接口
圖9: EtherCAT使控制器的體積顯著減小
設(shè)備行規(guī)描述了設(shè)備的應(yīng)用參數(shù)和功能特性，如設(shè)備類別相關(guān)的機(jī)器狀態(tài)等?，F(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)為I/O設(shè)備、驅(qū)動(dòng)、閥等許多設(shè)備類別提供了可利用的設(shè)備行規(guī)。用戶非常熟悉這些行規(guī)以及相關(guān)的參數(shù)和工具，因此，EtherCAT無需為這些設(shè)備類別重新開發(fā)設(shè)備行規(guī)，而是為現(xiàn)有的設(shè)備行規(guī)提供了簡單的接口。該特性使得用戶和設(shè)備制造商可以輕松完成從現(xiàn)有的現(xiàn)場總線到EtherCAT技術(shù)的轉(zhuǎn)換過程。
評(píng)論