EtherCAT高速工業(yè)以太網(wǎng)突破現(xiàn)場(chǎng)總線的瓶頸
“首屆國(guó)際開(kāi)放式工業(yè)自動(dòng)化大會(huì)(ICOA)”在上海國(guó)際展覽中心隆重開(kāi)幕,來(lái)自德國(guó)倍福、菲尼克斯、西門(mén)子等多家知名企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人和工程師齊聚一堂,共同探討工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展。其間,德國(guó)倍福中國(guó)區(qū)技術(shù)主管劉衛(wèi)列工程師作了題為“EtherCAT:高速工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)”的演講,詳細(xì)闡述了EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)和性能,并簡(jiǎn)要介紹了EtherCAT技術(shù)組(ETG)的情況。
演講中,劉衛(wèi)列先生總體介紹了EtherCAT技術(shù)的實(shí)時(shí)能力、拓?fù)漕?lèi)型、診斷特征、開(kāi)放性、安全可靠性等各個(gè)方面的技術(shù)特征,通過(guò)對(duì)現(xiàn)今現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的總體回顧和對(duì)比,指出EtherCAT具有通訊性能杰出、布線簡(jiǎn)單、高度開(kāi)放等特點(diǎn),可以最大化地利用以太網(wǎng)所提供的巨大帶寬,并且成本低廉,適用于多種場(chǎng)合和設(shè)備。
劉衛(wèi)列先生表示,通過(guò)EtherCAT,無(wú)需對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收、解碼、復(fù)制到各個(gè)設(shè)備這一復(fù)雜過(guò)程,而是在報(bào)文經(jīng)過(guò)從站節(jié)點(diǎn)時(shí)讀取相應(yīng)的編址數(shù)據(jù)并將輸入數(shù)據(jù)插入至報(bào)文中,整個(gè)過(guò)程中,報(bào)文只有幾納秒的時(shí)間延遲。由于發(fā)送和接收的以太網(wǎng)幀壓縮了大量的設(shè)備數(shù)據(jù),所以可用數(shù)據(jù)率可達(dá)90%以上,有效數(shù)據(jù)率可達(dá)>100 Mb/s。由于EtherCAT借助于從站硬件集成以及網(wǎng)絡(luò)控制器主站的直接內(nèi)存存取,整個(gè)協(xié)議的處理過(guò)程都在硬件中得以實(shí)現(xiàn),因此,該技術(shù)完全獨(dú)立于協(xié)議堆棧的實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)、CPU 性能或軟件實(shí)現(xiàn)方式。1000個(gè)I/O的更新時(shí)間只需30 µs,其中還包括I/O周期時(shí)間。單個(gè)以太網(wǎng)禎最多可進(jìn)行1486字節(jié)的過(guò)程數(shù)據(jù)交換,幾乎相當(dāng)于12000個(gè)數(shù)字輸入和輸出,而傳送這些數(shù)據(jù)耗時(shí)僅為300 µs。
此外,談及EtherCAT的經(jīng)濟(jì)成本時(shí),劉衛(wèi)列先生強(qiáng)調(diào)指出,這是一種專(zhuān)為價(jià)格低廉的設(shè)備而開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。EtherCAT可以用簡(jiǎn)單的線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)替代昂貴的星型以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),無(wú)需昂貴的基礎(chǔ)組件,還可以使用傳統(tǒng)的交換機(jī)連接方式,以集成其它的以太網(wǎng)設(shè)備。其它的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)方案需要與控制器進(jìn)行特殊連接,而EtherCAT只需要價(jià)格低廉的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡(NIC)即可實(shí)現(xiàn)。
與會(huì)人員對(duì)這一技術(shù)表現(xiàn)出了極大的關(guān)注,就EtherCAT的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、冗余、軟件源代碼等方面紛紛提問(wèn),會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)學(xué)術(shù)氣氛濃厚,反響熱烈。
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