即时通讯EtherCAT如何工作?EtherCAT协议通信工作内容

发布日期:2022-09-05 浏览次数:26


一进入工业交流的话题就会马上遇到以太网。beckhoff在2003年首次导入了这个人气协议。那就是所谓的产业以太网。这意味着它是家庭和办公室网络中众所周知的以太网技术的延伸。并且,允许网络功能为工业应用特别实现。特别是对于生产和研究的现代自动化任务,工业以太网解决方案是实现高效网络的优选标准,是经典现场总线的接班人。关于吞吐量和实时能力,以太网(Control Automation Technology的以太网)被认为是特别快的工业以太网。

 
但是,怎样的Ethernet有效呢?怎么动?
以太网使用标准以太网框架(网络典型分组)。然后,在所有网络参与者之间进行交流。在Ethernet的特定情况下,它们由以太网报头、以太网报头、1至15的以太网电报(所谓数据报)组成。
那是由主从系统控制的。主机发送“目标数据”,接收“实际数据”。目标数据可以是用于有源装置(致动器)的控制命令,并且可以执行特定操作,例如设置马达的速度。另一方面,实际数据是关于来自测试装置(传感器)的各种状态(当前位置、速度、温度等)的信息。
以太网主站将汇编Ethernet数据报,然后通过所有连接的从站发送他们。Etherscat的特别特征是,在通过的过程中,各个从站从循环数据报中取其特定的目标数据,将其自身的实际数据放入数据报中。所有不为从站打算的剩余数据将原封不动地发送。数据报通过所有从站后,它会返回,然后由主站接收。即使对于许多互连的以太网从站,这个过程也非常快。
 
Ethernet以全双工模式运行。而且,这意味着一对电缆的线可以用来通过所有的从站发送数据,另一组负责在最后的从站通过后返回数据。这样,无论采用哪个拓扑,以太网始终保持逻辑环结构。并且,允许始终稳定的实时功能。这是因为拓扑可以集成到线、树和星上,所以网络非常灵活,或者它们的任何组合都可以使用。例如,通过使用特殊的以太网硬件(所谓的耦合器)来实现线路拓扑的分支。另一个优点:使用标准以太网电缆布线不仅有成本效益,还提供各种可能的配置。
 
具有物理分散部件的自动化系统通常需要用于最佳协调的精确同步。例如,机器人的各种伺服轴只能通过正确的相互作用来进行高速且准确的运动。为了使所有Ethernet部件的所有个别“时钟”同步,执行“分散时钟”概念(DC)。这里,具有DC功能的子站的时钟被设置为基准时钟。系统的所有其他时钟都与基准时钟同步。由于基准时钟基于硬件,所以可以在几纳秒范围内的小偏差下实现高同步精度。该同步原理与“精密时间协议”以太网标准IEEE1588相当。
这是一个好消息:自动应用程序不需要处理实际日期的交换。如上所述,以太网母站对这项工作负有责任。主站指示所连接子站的所有目标和实际数据范围,并提供存储范围,其中从站的所有变量被放置。然后,存储范围获得应用程序。并且,这样程序能够访问直接依赖变量的存储像。
由于自动化应用程序必须循环Ethernet数据,所以通常设定计时器例程。在高同步精度还必须以与分布式时钟相同的语境完成的情况下,应用的循环计算还必须与DC基准时钟同步。这使得能够从应用到致动器传感器电平的最小延迟。可以在实时上下文中执行应用程序的时间关键部分,开发者可以实现具有实时功能的基于Ethernet的控制应用程序。例如,统一为奇达实时套件的Ethernet母版可以用来实现上述机制。