EtherCAT - 以太網(wǎng)現場(chǎng)總線(xiàn)
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表1:EtherCAT性能概貌 
超高性能的EtherCAT技術(shù)可以實(shí)現傳統的現場(chǎng)總線(xiàn)系統無(wú)法迄及的控制理念。EtherCAT使通訊技術(shù)和現代工業(yè)PC所具有的超強計算能力相適應，總線(xiàn)系統不再是控制理念的瓶頸，分布式I/O可能比大多數本地I/O接口運行速度更快。EtherCAT技術(shù)原理具有可塑性，并不束縛于100 M bps的通訊速率，甚至有可能擴展為1000 M bps的以太網(wǎng)。
3.5 診斷
現場(chǎng)總線(xiàn)系統的實(shí)際應用經(jīng)驗表明，有效性和試運行時(shí)間關(guān)鍵取決于診斷能力。只有快速而準確地檢測出故障，并明確標明其所在位置，才能快速排除故障。因此，在EtherCAT的研發(fā)過(guò)程中，特別注重強化診斷特征。 試運行期間，驅動(dòng)或I/O 端子等節點(diǎn)的實(shí)際配置需要與指定的配置進(jìn)行匹配性檢查，拓撲結構也需要與配置相匹配。由于整合的拓撲識別過(guò)程已延伸至各個(gè)端子，因此，這種檢查不僅可以在系統啟動(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(guò)評估CRC校驗，有效檢測出數據傳送期間的位故障——32 位CRC多項式的最小漢明距為4。除斷線(xiàn)檢測和定位之外，EtherCAT系統的協(xié)議、物理層和拓撲結構還可以對各個(gè)傳輸段分別進(jìn)行品質(zhì)監視，與錯誤計數器關(guān)聯(lián)的自動(dòng)評估還可以對關(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誤源而言，即便它們尚未過(guò)度應變到網(wǎng)絡(luò )自恢復能力的范圍，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(mǎn)足快速增長(cháng)的系統可靠性需求，以保證設備更換時(shí)不會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )癱瘓。您可以很經(jīng)濟地增加冗余特性，僅需在主站設備端增加使用一個(gè)標準的以太網(wǎng)端口（無(wú)需專(zhuān)用網(wǎng)卡或接口），并將單一的電纜從總線(xiàn)型拓撲結構轉變?yōu)榄h(huán)型拓撲結構即可。當設備或電纜發(fā)生故障時(shí)，也僅需一個(gè)周期即可完成切換。因此，即使是針對運動(dòng)控制要求的應用，電纜出現故障時(shí)也不會(huì )有任何問(wèn)題。
圖7: Low cost cable redundancy with standard slaves
不管是使用硬件還是使用專(zhuān)用的安全總線(xiàn)系統，傳統觀(guān)念總是認為，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )應與安全功能相分離。但EtherCAT所實(shí)現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應用層，不受低層協(xié)議的影響，并遵循IEC61508 標準認證，滿(mǎn)足安全集成級（SIL）4的要求。數據長(cháng)度可以變化的，因此該協(xié)議既完全適合于安全 I/O 數據，也適合于安全驅動(dòng)技術(shù)。和其它EtherCAT數據一樣，安全數據可以通過(guò)無(wú)安全功能的路由器或網(wǎng)關(guān)實(shí)現路由。目前，首批獲得完全認證的EtherCAT安全產(chǎn)品已經(jīng)上市。
3.8 EtherCAT 取代PCI
隨著(zhù)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目。而快速以太網(wǎng)的帶寬和EtherCAT通訊硬件的過(guò)程數據長(cháng)度則為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的可能性——IPC 中的傳統接口現在可以轉變?yōu)榧傻腅therCAT接口端子（參見(jiàn)圖8）。除了可以對分布式I/O進(jìn)行編址，還可以對驅動(dòng)和控制單元以及現場(chǎng)總線(xiàn)主站、快速串行接口、網(wǎng)關(guān)和其它通訊接口等復合系統進(jìn)行編址。
圖8: 分布式現場(chǎng)總線(xiàn)接口
圖9: EtherCAT使控制器的體積顯著(zhù)減小
設備行規描述了設備的應用參數和功能特性，如設備類(lèi)別相關(guān)的機器狀態(tài)等?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)為I/O設備、驅動(dòng)、閥等許多設備類(lèi)別提供了可利用的設備行規。用戶(hù)非常熟悉這些行規以及相關(guān)的參數和工具，因此，EtherCAT無(wú)需為這些設備類(lèi)別重新開(kāi)發(fā)設備行規，而是為現有的設備行規提供了簡(jiǎn)單的接口。該特性使得用戶(hù)和設備制造商可以輕松完成從現有的現場(chǎng)總線(xiàn)到EtherCAT技術(shù)的轉換過(guò)程。
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