EtherCAT pertama kali dibangunkan oleh major PLC pengeluar iaitu Beckhoff Automation yang digunakan dalam sistem kawalan masa nyata & automasi industri . Automasi Beckhoff membangunkan versi Fieldbus mereka sendiri seperti LightBus pada tahun 1980-an untuk menangani masalah lebar jalur untuk antara muka lain. Kerja tambahan pada protokol ini akhirnya menghasilkan ciptaan EtherCAT. Beckhoff melancarkan protokol EtherCAT pada tahun 2003 di seluruh dunia. Selepas itu, mereka menyumbangkan hak kepada Kumpulan Teknologi EtherCAT (ETG) pada tahun 2004. ETG mempunyai pembangun yang sangat aktif serta kumpulan pengguna. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan Asas Ethercat – bekerja dengan aplikasi.

Apa itu Ethercat?

EtherCAT atau Teknologi Automasi Kawalan Ethernet ialah sistem rangkaian industri yang bergantung pada sistem Ethernet yang digunakan untuk mencapai komunikasi yang sangat pantas dan lebih mahir. Jadi, EtherCAT ialah rangkaian yang sangat pantas digunakan untuk memproses data dengan perkakasan & perisian khusus. Rangkaian ini menggunakan konfigurasi master-slave, dupleks penuh dengan mana-mana topologi rangkaian .

“pemendap elektrostatik bagaimana ia berfungsi ”

Masa yang diambil untuk memproses 1000 titik I/O ialah 30 saat & berkomunikasi dengan 100 paksi servo dalam 100 kami. Paksi servo akan mendapat nilai yang ditetapkan untuk mengawal data & melaporkan status sebenar. Paksi ini disegerakkan melalui kaedah jam teragih yang merupakan versi IEEE 1588 mudah & mengurangkan jitter ke bawah 1 kita. EtherCAT menyampaikan output pantas kerana mesej diproses dalam perkakasan sebelum ia dipindahkan ke hamba seterusnya.

Seni Bina EtherCAT

Seni bina rangkaian EtherCAT ditunjukkan di bawah yang menggunakan prinsip induk/hamba untuk mengawal akses kepada medium. Dalam seni bina ini, induk EtherCAT biasanya merupakan sistem kawalan yang menggunakan port Ethernet biasa serta maklumat konfigurasi rangkaian yang disimpan dalam fail ENI (EtherCAT Network Information).

Seni Bina EtherCAT

Fail Maklumat Rangkaian EtherCAT hanya dibuat berdasarkan fail ESI (EtherCAT SlaveInformation) yang diberikan oleh pedagang untuk setiap peranti. Di sini, nod induk menghantar bingkai ke nod hamba yang boleh memasukkan dan mengalih keluar data daripada bingkai ini. Peranti hamba ialah nod seperti pemacu motor EPOS3 yang mengandungi port Ethernet untuk berkomunikasi melalui induk EtherCAT. Di sini, tuan EtherCAT ialah peranti komputer yang digunakan untuk mengekalkan komunikasi data di antara tuan serta hamba yang berbeza.

Bagaimanakah EtherCAT Berfungsi?

EtherCAT digunakan untuk mengatasi kesalahan tipikal Ethernet Industri melalui mod operasi berprestasi tingginya, di mana biasanya satu bingkai cukup untuk menghantar & menerima data kawalan dari dan ke semua nod. Protokol EtherCAT dibina pada lapisan fizikal Ethernet walau bagaimanapun, EtherCAT menggunakan pendekatan pemprosesan semasa terbang untuk pengangkutan & penghalaan mesej yang juga dipanggil berkomunikasi semasa terbang dan bukannya menggunakan TCP/IP.

Konfigurasi induk dan hamba EtherCAT ditunjukkan di bawah. Dalam konfigurasi ini, tuan Ethercat menghantar paket data (telegram) ke seluruh setiap hamba yang juga dipanggil nod.
Ciri EtherCAT utama ialah hamba dalam konfigurasi di atas boleh membaca sebaliknya mengekstrak hanya data berkaitan yang diperlukan daripada telegram & menambah maklumat pada telegram sebelum ia bergerak ke nod atau hamba kedua. Jadi, telegram bergerak sepanjang semua budak yang disambungkan & selepas itu kembali kepada tuan.

Konfigurasi EtherCAT Master & Slave

Protokol EtherCAT menghantar telegram dari peranti induk kepada semua hamba yang disambungkan dalam rangkaian. Setiap hamba dalam rangkaian hanya boleh membaca data yang berkenaan dengan hamba itu dan boleh menambah data pada telegram sebelum ia berpindah ke nod kedua.

Pembacaan & penulisan data hanya didayakan melalui ASIC khas pada setiap hamba EtherCAT. Dalam pendekatan ini, setiap hamba akan memperkenalkan kelewatan minimum kepada prosedur & perlanggaran tidak boleh dilaksanakan.

Protokol EtherCAT hanya menyediakan komunikasi masa nyata dan deterministik yang serasi dengan kawalan gerakan disegerakkan dan berbilang paksi tanpa memerlukan perkakasan tambahan untuk mencapai penyegerakan antara beberapa paksi.

Toleransi Kesalahan

Dalam konfigurasi induk & hamba EtherCAT, jika output nod terakhir tidak bersekutu dengan induk, maka data dikembalikan secara automatik ke arah lain melalui protokol EtherCAT. Jadi, cap masa dikekalkan.

Setiap nod dalam konfigurasi di atas mengecap masa data sebaik sahaja ia diperoleh, dan selepas itu, ia mengecap sekali lagi apabila ia menghantarnya ke nod kedua. Oleh itu, apabila induk mendapatkan kembali data daripada nod yang berbeza, maka ia menentukan kependaman setiap nod dengan mudah. Penghantaran data daripada induk memperoleh cap masa I/O daripada setiap nod untuk menjadikan EtherCAT jauh lebih deterministik & tepat.

Toleransi Kesalahan

Toleransi kesalahan bermaksud, rangkaian EtherCAT tidak perlu disambungkan dalam rangkaian cincin seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas, namun ia boleh disambungkan dengan cara yang berbeza, seperti topologi pokok, topologi talian, topologi cincin, topologi bintang & juga dengan gabungan.

Sudah tentu, di antara hamba & tuan, perlu ada lorong sambungan. Sebaik sahaja anda mencabutnya maka ia tidak boleh berfungsi, walaupun topologi rangkaian sangat fleksibel & bertolak ansur dengan ralat ke tahap yang sangat baik.

Dalam sistem EtherCAT, suis tidak diperlukan seperti yang kami temui dalam Ethernet. Panjang kabel di antara nod sehingga 100 meter boleh dicapai. Isyarat pembezaan voltan rendah pada kabel tembaga pasangan terpiuh berfungsi pada kelajuan maksimum dengan penggunaan kuasa yang sangat kurang. Jadi, ia juga boleh digunakan untuk menggunakan kabel gentian optik (FOC) untuk meningkatkan kelajuan & memasukkan pengasingan galvanik di antara peranti.

EtherCAT menggunakan Kabel Ethernet yang boleh mencapai julat sehingga 100m di antara dua nod. Selain itu, protokol ini membolehkan penghantaran data & kuasa melalui satu kabel. Sambungan jenis ini digunakan untuk menyambungkan peranti yang berbeza seperti penderia dengan satu talian. Jika jarak nod melebihi 100m maka Kabel Gentian Optik digunakan seperti 100BASE-FX. Untuk EtherCAT, rangkaian pendawaian Ethernet yang lengkap juga tersedia.

Bingkai EtherCAT

Protokol EtherCAT menggunakan bingkai Ethernet biasa yang merangkumi sekurang-kurangnya satu atau lebih datagram. Dalam bingkai ini, pengepala datagram akan menentukan jenis hidangan yang ingin dilakukan oleh peranti induk:

Baca, tulis, baca-tulis.
Hak kemasukan ke peranti hamba tertentu melalui pengalamatan terus atau hak kemasukan ke pelbagai peranti hamba melalui pengalamatan logik.

Pengalamatan logik digunakan untuk proses pertukaran data kitaran di mana setiap Datagram menangani pecahan tepat imej proses dalam segmen protokol EtherCAT.

Bingkai EtherCAT

Setiap peranti hamba diperuntukkan dengan satu atau lebih alamat dalam ruang alamat global ini di seluruh rangkaian yang ditubuhkan. Satu Datagram boleh dipertimbangkan jika beberapa peranti hamba diperuntukkan alamat dalam kawasan yang sama.

Dalam EtherCAT, Datagram termasuk maklumat yang berkaitan dengan akses data, oleh itu peranti induk membuat keputusan tentang masa untuk mengakses data.

“Pengawal kelajuan motor 3 fasa ac ”

Keselamatan Protokol

Pada masa ini, keselamatan adalah salah satu ciri utama walaupun dalam bidang automasi untuk pemindahan data serta komunikasi. Jadi, EtherCAT menggunakan protokol Keselamatan untuk tujuan keselamatan dengan membenarkan satu-satunya sistem komunikasi untuk keselamatan & kawalan data. Ciri keselamatan ini juga mengubah suai data secara fleksibel & mengembangkan seni bina sistem keselamatan, dsb.

Teknologi keselamatan protokol EtherCAT diperakui TÜV & dibangunkan berdasarkan IEC 61508 & adalah sama dengan IEC 61784-3. Protokol ini boleh digunakan dalam aplikasi keselamatan melalui Tahap Integriti Keselamatan bersamaan dengan SIL 3.

Ethercat Vs Ethernet

Perbezaan antara EtherCAT dan Ethernet dibincangkan di bawah.

EtherCAT	Ethernet
EtherCAT ialah sistem Fieldbus berdasarkan Ethernet.	Ethernet ialah teknologi rangkaian komputer berwayar.
Ia boleh digunakan dalam kedua-dua keperluan pengkomputeran masa nyata lembut & keras dalam teknologi automasi.	Ia boleh digunakan dalam LAN, MAN dan WAN.
Standard Antarabangsa Ethercat ialah IEC 61158	Standard Antarabangsa Ethernet ialah IEEE-802.3.
Ia memerlukan operasi tuan/hamba.	Ia tidak memerlukan operasi tuan/hamba.
Ia memerlukan Topologi berasaskan Cincin.	Ia tidak memerlukan Topologi berasaskan cincin.
Ia dioptimumkan terutamanya untuk kawalan masa nyata.	Ia tidak dioptimumkan untuk kawalan masa nyata.
Ia dioptimumkan untuk menjauhkan diri daripada perlanggaran data.	Ia tidak dioptimumkan untuk menjauhkan diri daripada perlanggaran data.

Ethercat Vs Profinet

Perbezaan antara EtherCAT dan Profinet dibincangkan di bawah.

EtherCAT	Profinet
EtherCAT ialah satu jenis protokol yang digunakan untuk membawa fleksibiliti & kuasa Ethernet kepada automasi industri, sistem kawalan masa nyata, kawalan gerakan & sistem pemerolehan data.	Profinet ialah protokol komunikasi yang digunakan untuk menukar data antara pengawal dan peranti.
EtherCAT menyediakan penyelesaian terbuka pada kos yang sangat rendah berbanding PROFINET IRT & SERCOS III.	Profinet tidak menyediakan penyelesaian terbuka pada kos yang sangat rendah.
Masa tindak balasnya ialah 0.1ms.	Masa tindak balasnya ialah <1ms.
Jitter Ethercat ialah < 0.1ms.	Jitter Profinet ialah < 1ms.

Ethercat Vs CANopen

Perbezaan antara EtherCAT dan CANopen dibincangkan di bawah.

EtherCAT	CANopen
Kelajuan bas di Ethercat ialah 100 Mbps.	Kelajuan bas dalam CANopen ialah 1 Mbps.
Mod pemindahan yang digunakan dalam Ethercat ialah dupleks penuh.	Mod pemindahan yang digunakan dalam CANopen ialah separuh dupleks.
Determinisme atau jitter antara peranti adalah serendah 1ns.	Determinisme atau jitter antara peranti biasanya 100 hingga 200 ns.
Seorang tuan tunggal digunakan dengan satu atau banyak hamba.	Tunggal/berbilang tuan digunakan dengan satu atau banyak hamba.
Jarak maksimum antara peranti ialah 100meter.	Jarak maksimum antara peranti bergantung terutamanya pada kelajuan bas.
Port komunikasi yang digunakan sebagai sekunder ialah USB.	Port komunikasi yang digunakan sebagai sekunder ialah RS232.

Ethercat Vs Modbus

Perbezaan antara EtherCAT dan Modbus dibincangkan di bawah.

EtherCAT	Modbus
EtherCAT ialah sistem bas medan berdasarkan Ethernet.	Modbus ialah protokol komunikasi data bersiri
Ia menggunakan prinsip pemprosesan dengan cepat.	Ia menggunakan talian komunikasi bersiri watak.
EtherCAT adalah berdasarkan model tuan dan hamba.	Modbus adalah berdasarkan model permintaan-tindak balas.
Ia menyokong semua topologi rangkaian hampir.	Ia hanya menyokong topologi garis & bintang.
Ethercat bersifat deterministik.	Modbus tidak bersifat deterministik kerana ia berdasarkan TCP.

Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan protokol Ethercat termasuk yang berikut.

EtherCAT ialah Fieldbus yang luar biasa digunakan dalam aplikasi kawalan gerakan.
Ia disahkan untuk mengoptimumkan prestasi mesin melalui topologi fleksibel, prestasi deterministik & set ciri yang berbeza.
Ia hanya menyokong seluruh keluarga CANopen & profil pemanduan Sercos. Jadi ini membantu pengguna untuk mengatur rangkaian EtherCAT dengan mudah kepada aplikasi yang tepat dengan menukar profil asas yang telah ditetapkan.
Pelepasannya juga mungkin menggunakan topologi cincin.EtherCAT juga menggunakan bintang, pokok, garisan dan topologi bas .
Protokol ini menyediakan kelajuan tinggi, trafik data yang kurang, kos perkakasan yang lebih sedikit, dan mekanisme lebih tepat & penyegerakan jam berbanding dengan Ethernet.
Kelajuan rangkaian ini juga boleh diuruskan kerana komputer mungkin menghadapi masalah mengendalikan kuantiti kitaran yang lebih baik, oleh itu pengoptimuman dalam EtherCAT boleh dicapai.
Ia menyokong hampir semua topologi supaya ia boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi dengan suis berasaskan topologi bintang Ethernet biasa.
protokol Ethernet adalah sangat selamat, gunakan induk yang dipermudahkan, ruang data lebih banyak, dan Pemprosesan segera.

Kelemahan protokol Ethercat termasuk yang berikut.

Kelemahan utama EtherCAT ialah peranti hamba perlu memasukkan perkakasan ASIC khusus untuk melaksanakan EtherCAT. Model datanya sangat berbeza & juga sangat sukar untuk difahami.

Aplikasi

The aplikasi EtherCAT termasuk yang berikut.

EtherCAT boleh digunakan dalam bidang yang berbeza kerana banyak ciri seperti prestasi cemerlang, kesederhanaan, keteguhan, keterjangkauan, keselamatan bersepadu dan topologi fleksibel. Ia digunakan dalam bidang yang berbeza seperti Alat mesin, Robotik, Mesin cetak, Penekan, Loji janakuasa, Pencawang, Bangku ujian, Mesin kimpalan, Jentera ladang, Kren dan lif, Turbin angin, Mesin pengilangan, Mesin Pilih dan Letakkan, Mesin pembungkus, Pengukuran sistem, Kerja besi & keluli, Mesin Kertas & Pulp, Sistem kawalan peringkat, Sistem kawalan terowong, dsb.
Ia boleh digunakan dalam pengukuran peralatan, peranti perubatan, kawalan mesin, mesin mudah alih, pelbagai sistem terbenam & kereta.
Ia mempunyai prestasi yang sangat tinggi, mudah dipasang dan membuka protokol berasaskan lapisan aplikasi yang digunakan dalam aplikasi Ethernet
Ini ialah sistem komunikasi masa nyata dan terbuka, begitu meluas digunakan dalam pembuatan automasi.

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan Ethercat – bekerja dengan aplikasi. EtherCAT menjadikan sistem dan mesin lebih mudah, lebih pantas & lebih menjimatkan kos. Ia adalah piawaian IEC antarabangsa yang bukan semata-mata bermaksud kestabilan, tetapi juga untuk keterbukaan: sehingga kini, spesifikasi EtherCAT tidak pernah diubah, tetapi diperluaskan hanya secara serasi. EtherCAT dianggap sebagai 'Ethernet Fieldbus' kerana ia menggabungkan faedah Ethernet dengan kesederhanaan sistem Fieldbus standard & mengelakkan kerumitan teknologi IT. Berikut ialah soalan untuk anda, apakah itu Ethernet?