1000-PLC-EtherCAT 技术介绍.ppt

1、EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology1EtherCAT: 介绍介绍Beckhoff 工业工业PCBeckhoff 驱动技术驱动技术Beckhoff LightbusBeckhoff TwinCATBeckhoff 总线端子总线端子Beckhoff 现场总线端子盒现场总线端子盒Beckhoff 嵌入式控制器嵌入式控制器Beckhoff PC总线卡，交换机总线卡，交换机Beckhoff EtherCATEtherCAT: Ethernet Control Automation Technology2EtherCAT 用于控制和自动化技术的

2、以太网用于控制和自动化技术的以太网EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology3EtherCAT 是以太网现场总线是以太网现场总线! EtherCAT 是直达是直达I/O级的实时以太网。级的实时以太网。 再也无须下挂子系统再也无须下挂子系统 没有网关延时没有网关延时 输出输出输出输出, 传感器，驱动器，显示单元传感器，驱动器，显示单元: 所有设备位于同一个总线上。所有设备位于同一个总线上。EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配

3、置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology4EtherCAT ：更快更快传输速率传输速率: 2 x 100 Mbaud(全双工)刷新时间刷新时间: 256 开关量 I/O ：11 s 1000 开关量 I/O 分布于 100 节点 ：30 s = 0.03 ms 200 模拟量 I/O (16 位) ：50 s, 20 kHz 采样频率 100 伺服轴 (每 8 字节 IN+OUT) ： 100 s = 0.1 ms 12000 开关量 I/O ： 350 sEtherCAT : 快速 工业以太网

4、 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology5EtherCAT ：更快更快!I/O和驱动使用的以太网带宽和驱动使用的以太网带宽Ethernet headerdata: 46 字节CRC I/O请求及输出数据请求及输出数据data pay load:e.g. 2 bit6 byte4 字节22 字节IPG12 字节 I/O输入数据及响应输入数据及响应Ethernet headerdata: 46 字节CRCIPG节点响应时间以太网帧: 84 字节(incl. preamble + I

5、PG Inter Packet Gap)每个节点 4 输入字节+ 4输出字节:4,75% 应用程序数据率 at 0 s 每节点响应时间1,9% 应用程序数据率 at 10 s 每节点响应时间EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology6EtherCAT ：更快更快!带宽使用比较带宽使用比较:每节点每节点4字节用户数据字节用户数据: polling/time slicing: ca. 2.5% 广播广播(master slaves) ca. 20

6、30% 每节点每节点2数据位的用户数据数据位的用户数据: EtherCAT: 8097%EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology7实用原则实用原则: 以太网以太网 “飞一般飞一般”通过绝对寻址，实现最小的协议头通过绝对寻址，实现最小的协议头DVIIPC.优势优势: 专门针对分布式专门针对分布式I/O的优化报文结构的优化报文结构 完全的硬件通讯完全的硬件通讯: 最好的性能最好的性能 若网络中只有若网络中只有EtherCat设备，则无须交换机设

7、备，则无须交换机 显著的诊断功能显著的诊断功能 以太网兼容的维护性能以太网兼容的维护性能EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology8实用原则实用原则: 以太网以太网 “飞一般飞一般” 可使用标准交换机可使用标准交换机 通过交换机通过交换机: 一个一个Mac地址可访问多达地址可访问多达65535 个节点个节点(可选!)SwitchDVIIPC.EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用E

8、therCAT: Ethernet Control Automation Technology9实用原则实用原则: 以太网以太网 “飞一般飞一般”飞一般飞一般“的运算，节约时间的运算，节约时间 数据在报文传送期间可以修改或添加，而无需堆栈、缓存数据在报文传送期间可以修改或添加，而无需堆栈、缓存或分解或分解/组合。组合。 每个节点最小的每个节点最小的 报文延时报文延时 最佳性能最佳性能vom Masterto Masterfrom MasterEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control

9、Automation Technology10EtherCAT 性能性能 40 轴 (每轴6字节输入/ 输出数据) 50 I/O 站，总共560个 EtherCAT 总线端子 2000 数字量 + 200 模拟量I/O, 总线长度 500 m EtherCAT性能 : 循环时间 230s at 33% 总线负载, 报文长度 77s 比较: 1 个CAN 帧 (8 字节过程数据)，在总线速率 500 kBit/s时: 250sEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automatio

10、n Technology11EtherCAT性能性能* Source: Ethernet Powerlink Spec V 2.0, App.3 40 轴 (每轴6字节输入/ 输出数据) 50 I/O 站，总共560个 EtherCAT 总线端子 2000 数字量 + 200 模拟量I/O, 总线长度 500 m EtherCAT性能 : 循环时间 230s at 33% 总线负载, 报文长度 77s 比较: Profinet IRT 763 s, Powerlink V2 2347s*, Profinet RT 6355 sEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用

11、更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology12EtherCAT性能性能* Source: Ethernet Powerlink Spec V 2.0, App.3 40 轴 (每轴20字节输入/ 输出数据) 50 I/O 站，总共560个 EtherCAT 总线端子 2000 数字量 + 200 模拟量I/O, 总线长度 500 m EtherCAT性能 : 循环时间 276s at 44% 总线负载, 报文长度 122s 比较: Profinet IRT 763 s, Powerlink V2 2347s*

12、, Profinet RT 6355 s56%保留带宽, e.g. for TCP/IP0%保留带宽EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology13Cycle Time50 s = 0,05 ms报文 Time: 7sgrid0,02 msOutput switches End of FrameEtherCAT 性能性能EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Eth

13、ernet Control Automation Technology14慢慢“的控制系统同样受益的控制系统同样受益现有现场总线现有现场总线I/O的系统结构的系统结构bus cyclebus cyclebus cyclebus cyclebus cyclebus cyclebus cycleTmpdTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC taskI输出输出最快反应时间Tmpd: 主站处理延时TI/O: 本地I/O刷新时间

14、(本地扩展总线+固件)最慢反应时间输入输入(最好的情况)输入输入(最差的情况)EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology15慢慢“的控制系统同样受益的控制系统同样受益使用使用EtherCAT的系统结构的系统结构TmpdTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OTI/OPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC taskI无

15、需下挂总线无需要专门的主站设备bus cyclebus cyclebus cyclebus cyclebus cyclebus cyclebus cycleEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology16PLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC taskI慢慢“的控制系统同样受益的控制系统同样受益使用使用EtherCAT的系统结构的系统结构EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活

16、 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology17PLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC taskITDMA (NIC)TEtherCAT cycleTDMA (通过直接内存访问的数据传送往返以太网控制器的时间）可以忽略不计可以忽略不计慢慢“的控制系统同样受益的控制系统同样受益使用使用EtherCAT的系统结构的系统结构EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Et

17、hernet Control Automation Technology18慢慢“的控制系统同样受益的控制系统同样受益使用使用 EtherCAT的反应时间的反应时间PLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC task OIPLC taskI输入输入(最差情况)输出输出最差情况下反应时间输入输入(最佳情况)最佳情况 反应时间明显降低反应时间明显降低 同样的控制器性能同样的控制器性能 再也没有下挂本地再也没有下挂本地I/O循环和总线扩展延时循环和总线扩展延时 得益于极其简单的协议，系统无需专门的主站得益于极其简单的协议，系统无需专门的主站EtherCAT : 快速 工

18、业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology19慢慢“的控制系统同样受益的控制系统同样受益EtherCAT 提高了系统性能提高了系统性能 无需要改变无需要改变CPU，反应速度加倍，反应速度加倍EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology20现场总线现场总线: 需要在控制系统中映射需要在控制系统中映射 传统的现场总线系统生成一

19、个物理的过程映像区传统的现场总线系统生成一个物理的过程映像区 物理的过程映像区必须映射到逻辑过程映像区物理的过程映像区必须映射到逻辑过程映像区控制系统, e.g. IPC现场总线扫描器/ 主站逻辑过程映像区逻辑过程映像区PLC datadata nNC dataDPRAMnode 1node 2node 3node 4node 1node 2node 3node 4映射EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology21控制系统, e.g. IPC

20、现场总线扫描器/ 主站现场总线现场总线: 需要在控制系统中映射需要在控制系统中映射 一个控制系统的应用项目只能使用一个的过程映像一个控制系统的应用项目只能使用一个的过程映像 还需保存过程数据的映射关系。还需保存过程数据的映射关系。逻辑过程映像区逻辑过程映像区processdataDPRAMnode 1node 2node 3node 4node 1node 2node 3node 4映射EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology22Ether

21、CAT: 映射关系移至从站设备映射关系移至从站设备逻辑过程映像逻辑过程映像: 多达多达4G字节字节0232报文结构Ethernet HDRHDR 1PLC dataHDR 2NC data HDR ndata nCRCPLC datadata nNC dataSub报文报文 1Sub报文报文 2Sub报文报文 nDVIIPC. 控制系统控制系统解放出来解放出来, 主站变得非常简单主站变得非常简单 根据应用的需要传送数据：非常迅速，灵活，高效根据应用的需要传送数据：非常迅速，灵活，高效EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherC

22、AT: Ethernet Control Automation Technology23直接内存访问节约时间直接内存访问节约时间现场总线卡现场总线卡: 多达多达 30% 的的 CPU 时间时间用于数据复制用于数据复制EtherCAT: NIC 是是PCI总线主站总线主站, 数数据由据由DMA提供提供, 直接放到直接放到 PC 内存内存: CPU 减负减负 更高的性能更高的性能PC RAMPC RAM使用现场总线卡的PC Control PCI bus Scanner card, DP RAM CPU使用EtherCAT的PC ControlNIC card, DMA transfer cont

23、rol taskmemcopycontrol taskDMACPUPCI bus EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology24EtherCAT 传送延时的测量传送延时的测量 (I)测量测量EtherCAT 节点数据帧发出和返回之间的时间差节点数据帧发出和返回之间的时间差vom MasterEtherCAT frameEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Eth

24、ernet Control Automation Technology25EtherCAT 传送延时的测量传送延时的测量(II)可计算任意节点间的传送延时可计算任意节点间的传送延时DVIIPC.EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology26EtherCAT 分布时钟分布时钟精确同步精确同步 ( 1 s!) ，通过分布时钟的精确调整来实现！通过分布时钟的精确调整来实现！MSSSSSSSStDVIIPC.EtherCAT : 快速 工业以太网 接

25、线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology27EtherCAT 分布时钟分布时钟使用使用SCOPE VIEW长期观察两个独立设备长期观察两个独立设备300个节点，个节点，节点间电缆长度节点间电缆长度120米，米，jitter: +/-20nssimultaneousness: 15 nsEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology28

26、 EtherCAT 使用标准的帧使用标准的帧: IEEE 802.3 可选择可选择 UDP/IP (如果需要如果需要IP路由路由) 无缩短帧无缩短帧EtherCAT 是工业以太网是工业以太网!MTU: max. 1514 bytesourcedestinationheaderEther typeCRC16 bit16 bit48 bit48 bit32 bitEthernet H.IP headerUDP H.header内嵌标准以太网帧 w. EtherType 88A4hOr: via UDP/IPwith UDP port 88A4htyperes.lengthCRC1 bit4 bit

27、11 bit160 bit64 bit01112151.n EtherCAT commandsEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology29EtherCAT 设备EtherCAT 是工业以太网是工业以太网!对对 TCP/IP完全透明完全透明 可使用所以英特网技术可使用所以英特网技术: HTTP, FTP, 无需严格的实时能力无需严格的实时能力Ethernet PHYEtherCAT MAC / DLLprocess datamailboxEt

28、hernet PHYIPTCPUDPEthernet应用acyclicdata实时应用标准的 TCP/IP stackEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology30EtherCAT 是工业以太网是工业以太网! 任何以太网设备均可连接到交换机的端口任何以太网设备均可连接到交换机的端口 使用标准浏览器访问使用标准浏览器访问Web ServerDVIIPC.虚拟以太网交换机功能交换机端口web serverEtherCAT : 快速 工业以太网 接

29、线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology31EtherCAT 是工业以太网是工业以太网! 虚拟以太网交换机可路由任何以太网帧虚拟以太网交换机可路由任何以太网帧 可从以太网段的内部及外部路由可从以太网段的内部及外部路由DVIIPC.交换机端口SwitchSwitch虚拟以太网交换机功能EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology32垂

30、直统一管理垂直统一管理(I) 可使用任何以太网协议可使用任何以太网协议 只需要一个以太网口只需要一个以太网口 ( 在在IPC/控制器端控制器端) 但是但是: 经过交换机，性能会有所降低经过交换机，性能会有所降低 (并出现通常的以太网冲突并出现通常的以太网冲突)DVIIPC.Switch.经交换机经交换机EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology33垂直统一管理垂直统一管理(II) 可使用任何以太网协议可使用任何以太网协议 只需要一个以太网口只

31、需要一个以太网口 ( 在在IPC/控制器端控制器端) EtherCAT 性能性能 不受影响不受影响DVIIPC.Switch经过交换机端口端子经过交换机端口端子EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology34垂直统一管理垂直统一管理 (III) 可使用任何以太网协议可使用任何以太网协议 只需要第二个以太网口只需要第二个以太网口 ( 在在IPC/控制器端，控制器端， e.g. FC9002) EtherCAT 性能性能 不受影响不受影响.经过第二

32、个以太网口经过第二个以太网口DVIIPC.SwitchEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology35外部时钟同步外部时钟同步: IEEE 1588 交换机端口使用集成的交换机端口使用集成的IEEE 1588 boundary clockMSSSSSSSSDVIIPC.IEEE 1588 grandmaster clockboundaryclockEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通

33、用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology36EtherCAT 布线更为灵活布线更为灵活标准的以太网结构标准的以太网结构: 星型星型不理想不理想 此装置用于演示目的此装置用于演示目的 ;-)EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology37EtherCAT 布线更为灵活布线更为灵活线型拓普线型拓普: 无论多少节点都可以一条线串接起来无论多少节点都可以一条线串接起来DVIIPC.最多最多655

34、35个节点个节点EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology38EtherCAT 布线更为灵活布线更为灵活电信号电信号: 100 baseTX and E-busDVIIPC.Ethernet on 100 baseTx 物理层: 100 m以内, with transformer couplingEthernet on E-bus 物理层:10 m以内E-bus:低压差信号低压差信号 (LVDS) 符合符合 ANSI/TIA/EIA-644

35、用用 IEEE 802.3ae标准标准允许任意数量的物理层改动EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology39EtherCAT 布线更为灵活布线更为灵活DVIIPC.电缆电缆: 标准的标准的 CAT5 电缆，无交叉电缆，无交叉拓普型式拓普型式: 菊花链菊花链“EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Techno

36、logy40EtherCAT 布线更为灵活布线更为灵活拓普型式拓普型式: 带分支带分支菊花链菊花链“DVIIPC.电缆电缆: 标准的标准的 CAT5 电缆，无交叉电缆，无交叉EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology41EtherCAT 布线更为灵活布线更为灵活灵活的树型结构灵活的树型结构 可任意扩展可任意扩展电缆电缆: 标准的标准的 CAT5 电缆，无交叉电缆，无交叉DVIIPC.EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简

37、便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology42EtherCAT 代替代替 PCI保护你的投资保护你的投资: 现有总线系统的无缝集成现有总线系统的无缝集成 过程映像区的刷新时间，过程映像区的刷新时间，经经 PCI (500 字节字节 输入输入/输输出数据出数据): 400 s 过程映像区的刷新时间，过程映像区的刷新时间，经经 EtherCAT(1500 字节字节 输入输入/输出数据输出数据): 150 sEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用

38、EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology43EtherCAT 代替代替 PCI 不再在控制系统（不再在控制系统（IPC或或PLC）中要求占一个槽）中要求占一个槽 然而却具备最大限度的扩展性然而却具备最大限度的扩展性EtherCATEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology44EtherCAT 配置容易！配置容易！地址地址: 无需要手动设置地址无需要手动设置地址 地址可以自动分配地址可以自

39、动分配 地址可保持地址可保持 新加入节点后，不会改变原节点的地址新加入节点后，不会改变原节点的地址EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology45EtherCAT 配置容易！配置容易！拓普结构拓普结构: 自动拓普目标自动拓普目标/实际对比实际对比诊断诊断: 精确定位诊断精确定位诊断网络规划网络规划: 性能独立于性能独立于: 从站实例从站实例 拓普结构拓普结构(无交换机无交换机/集线器集线器)EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活

40、配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology46EtherCAT 成本更低！成本更低！主站主站:减少了硬件，带来以下好处减少了硬件，带来以下好处: 主板集成的以太网控制器实现实时功能，不需要通讯协主板集成的以太网控制器实现实时功能，不需要通讯协处理器处理器 没有特殊的插入卡没有特殊的插入卡,主板集成的以太网口已足够主板集成的以太网口已足够 所以所以: 在主站端，有明显的成本优势在主站端，有明显的成本优势EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放

41、通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology47EtherCAT 成本更低！成本更低！从站从站: 价廉物美的价廉物美的EtherCAT从站控制器实现通讯功能从站控制器实现通讯功能 对于简单的设备对于简单的设备: 不需要不需要 C 实时特征普遍独立于实时特征普遍独立于C 性能和堆栈处理时间性能和堆栈处理时间 所以所以: 在从站端，也有明显的成本优势在从站端，也有明显的成本优势EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automat

42、ion Technology48EtherCAT 成本更低！成本更低！底层结构底层结构: 标准的以太网电缆和连接器标准的以太网电缆和连接器 没有交换机和集线器没有交换机和集线器 所以所以:在底层结构上，也有明显的成本优势在底层结构上，也有明显的成本优势EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology49EtherCAT 成本更低！成本更低！实现实现/工具工具: 标准网络监视工具标准网络监视工具: Microsoft or EtherReal 剖析软

43、件剖析软件: 免费免费 不要求高分辨率的时间分析器不要求高分辨率的时间分析器 开发工具开发工具: 430 - 含从站样品代码含从站样品代码 主站样品代码主站样品代码: 1000 所以所以:入门成本低，实现成本低入门成本低，实现成本低EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology50EtherCAT 更易实现！更易实现！从站从站: 开发工具，含样品代码开发工具，含样品代码 (源代码源代码) 所有时间性严格的功能都在所有时间性严格的功能都在ASIC或

44、或FPGA上实现上实现EtherCATstampProgrammer forFPGAPIC program &debug interfacePowersupplyPDI selectorSSIPIC over SSI32 bit parallelinterface8/16 bit CinterfaceBasicboard EL9800EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology51EtherCAT 更易实现！更易实现！主站主站: 主站样品源代码

45、主站样品源代码 EtherCAT 配置工具配置工具 XML 数据格式数据格式Devicedescription(XML)System configuration toolNetworkdescriptionincl. boot-Up(XML)Process imagedescription(XML)EtherCAT masterControl taskStandard Ethernet MACHDRProcess dataEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation

46、 Technology52EtherCAT 更易实现！更易实现！示例示例: 主站仅含一个过程映像主站仅含一个过程映像: 典型用于只有一个控制任务的小型控制器典型用于只有一个控制任务的小型控制器 多达多达 1486 字节过程数据字节过程数据 过程数据头通讯保持不变过程数据头通讯保持不变 可用最少的工作实现主站可用最少的工作实现主站 不要求独立的通讯处理器不要求独立的通讯处理器 (e. g. 插入式板卡插入式板卡) 比现有的总线系统简单得多比现有的总线系统简单得多 比工业以太网的实现方式简单得多比工业以太网的实现方式简单得多constant headercompletely sorted (map

47、ped) process dataPadding 字节 and CRC generated by Ethernet controller (MAC)DASATypeFrame HDR EtherCAT HDR DataEthernet headerEtherCAT 报文ECAT(6)(6)(2)(2) (10)(0.1486)CTRWorkingcounter:constantFCSEthernet(4)Pad.(032)(2)EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automat

48、ion Technology53EtherCAT 发展良好发展良好 目前已有成系列的产品 售出的节点数比以下总线更多 PROFINET IRT, Powerlink Version 2 and SERCOS III alltogetherEtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology54EtherCAT 发展良好发展良好Quote Schuler 公司公司: 该系统使我们，在该系统使我们，在Schuler集集团现在使用的所有应用中，实团现在使用的

49、所有应用中，实现了快速驱动和液压控制，现了快速驱动和液压控制，另一个重要的因素是另一个重要的因素是, 因为因为 EtherCAT的良好性能，我们的良好性能，我们还有足够的潜力在将来解决复还有足够的潜力在将来解决复杂的控制任务，而不会出现速杂的控制任务，而不会出现速度问题度问题EtherCAT : 快速 工业以太网 接线更加灵活 配置简便 费用更低 易于实现 成熟 开放 通用EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology55EtherCAT 使用完善的设备模型使用完善的设备模型EtherCAT 设备EtherCAT 从站控制器Process Da

50、taMailboxEthernet 物理层IPTCPUDPFile AccessEthernetService ChannelIDNSDOObject DictionaryPDOMap-pingATMDTFoEEoESoECoECoE/SoEFile System,BootloaderHTTP, FTP,Servodrive(IEC 61491*) ApplikationCANopen(EN 50325-4) ApplicationProcess Data*IEC 61491 是 SERCOS 标准. SERCOS interface is IGS e.V.的一个商标。EtherCAT : 快