EtherCAT
В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
EtherCAT — стандарт
.Введение
Как правило, полевые шины характеризуются короткой длиной данных на каждом узле, как правило, меньше, чем минимальная полезная нагрузка кадра Ethernet. Использование одного кадра в узле за цикл, следовательно, ведёт к низкому использованию полосы пропускания и, таким образом, ухудшает общую производительность сети. EtherCAT поэтому использует другой подход, называемый "Обработка на лету".
История
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Принципы функционирования
Управляемые EtherCAT устройства не занимаются приёмом и отправкой
Протокол
Спецификация протокола EtherCAT доступна только членам организации, что значительно удорожает введение устройств EtherCAT в системы диспетчеризации.
Протокол EtherCAT оперирует пакетами, передаваемыми непосредственно внутри стандартного кадра
Производительность
Короткое время цикла может быть достигнуто при помощи микропроцессоров в придаточных устройствах не участвующих в обработке пакетов Ethernet для передачи образа процесса. Все данные коммуникационного процесса обрабатываются на аппаратном контроллере ведомого устройства. В сочетании с функциональным принципом это делает EtherCAT высокопроизводительной распределенной системой ввода-вывода: Процесс обмена данными с 1000 распределенных цифровых входов / выходов занимает около 30 мкс, что является типичным для передачи в 125 байт в 100 Мбит / Ethernet. Данные для и от 100 сервоосей могут обновляться со скоростью до 10 кГц. Типичная скорость обновления сети 1-30 кГц, но EtherCAT может быть использован так же с медленным временем цикла, если нагрузка
Топология
Внешне, топология сети EtherCAT может быть произвольной — возможен произвольный порядок подключения устройств. Однако внутренняя топология всё равно будет кольцевой за счёт использования полнодуплексного Ethernet в качестве нижнего уровня — каждая посланная дейтаграмма будет проходить через все подключённые устройства в определённом порядке. Используя полнодуплексный Ethernet физического уровня, контроллеры ведомых устройств EtherCAT закрывают открытый порт автоматически и возвращают Ethernet фрейм, если клиентские (downstream) устройства не обнаружены. Ведомые устройства могут иметь два или более портов. В связи с этими особенностью EtherCAT является поддержка почти любых физических топологий, таких как линия, дерево или звезда. Шина или линия, структура известная из промышленных сетей таким образом, также становится доступной для Ethernet. Возможно также сочетание линий и ветвей или заглушек: любое устройство EtherCAT с тремя или более портами может выступать в качестве перехода, никаких дополнительных устройств (например свитчей) не требуется. Классическая топология Ethernet, звезда, построенная на коммутаторах может быть использована как с помощью переключателей настроенных для перенаправления трафика непосредственно между портами, или с помощью специальных придаточных устройств: свитчи, расположенные между ведущим сетевым устройством и ведомыми устройствами.Совокупность специальных ведомых устройств (помните стандартные ведомые устройства не имеют МАС-адресов) прикреплённых к одному порту коммутатора вместе образуют EtherCAT сегмент, который либо адресуются при помощи его MAC - адреса или через порт на основе VLAN-ов. Начиная с 100BASE-TX Ethernet физического уровня, расстояние между любыми двумя узлами может составлять до 100 м (300 футов). До 65535 устройств могут быть подключены к сегменту. Если сеть EtherCAT соединена кольцевой конфигурацией (требуется два порта на главном устройстве),то это может привести к избыточности проводных каналов.
Синхронизация
Для синхронизации применяется механизм распределенных часов, что приводит к очень низкой частоте
Устройства
Ведущее устройство может быть реализовано с помощью любой стандартной
Профили безопасности
Для систем повышенной безопасности (fail-safety) в EtherCAT реализован специализированный профиль Safety-over-EtherCAT. Он позволяет реализовать в одной сети как решение обычных задач управления, так и выполнения задач систем повышенной безопасности. Протокол безопасности реализуется на уровне приложений EtherCAT, не затрагивая нижних уровней. Протокол реализован в соответствии с требованиями стандарта
Шлюзы
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Разработчики
Ассоциация разработчиков и производителей, поддерживающих EtherCAT — это EtherCAT Technology Group, организация объединяющая на 1 августа 2017 года свыше 3600 членов.
Стандартизация
EtherCAT Technology Group является партнёром
Применение
Типичными областями для применения EtherCAT являются:
- Управление станками и оборудованием (например, полупроводниковые инструменты, обработка металлов давлением, упаковка, литьё под давлением, сборочные системы, печатные машины, робототехника)
- Распределенные системы сбора данных и управления (АСУ ТП электростанции, химического предприятия)
Примечания
Ссылки
- EtherCAT Technology Group (англ.)
- EtherCAT by OMRON (англ.)
- Beckhoff EtherCAT (англ.)
- 2013 10 лет EtherCAT: Has EtherCAT changed the world?