EtherCAT介紹2

 20世紀80年代，乙太網是一種相對專業的計算機連接技術，由經驗豐富的大師在高度受控的辦公環境下管理。

從那時起，技術和性能取得了令人難以置信的進步，世界上許多人在日常生活中使用有線和無線（Wi-Fi）乙太網。

當然，聯網對於工業自動化目的也同樣至關重要，但用於該服務的技術始終需要滿足以下幾個要求：

適用於現場環境的外形因素和安裝方法（易於安裝，能承受環境溫度/污垢/濕氣/物理條件） 

對來自電源、電機、接觸器和其他來源的電雜訊具有強大的抵抗力 

足夠的頻寬和響應能力 

最早的數字通信和網絡操作技術（OT）方法是專門的，甚至有時是專有的，而且是有限的（有幾個版本是可行）。然而，最終的規模經濟使乙太網信息技術（IT）有可能在所有級別的工業自動化通信中佔據主導地位。

EtherNet vs EtherCAT

基于乙太網的匯流排解決方案已成為運動和工業控制通信的主導方法。TCP、UDP、ModbusTCP、EtherNet/IP、ProfiNet和EtherCAT均是實現高速、穩健通信的幾個乙太網協議。

由於EtherCAT和乙太網使用相同的物理硬件，並且經常一起使用，因此很難區分它們。然而，控制系統設計者可以通過理解幾個關鍵因素（如應用場合、同步性和成本等）來做出明智的選擇。

一般地，EtherNet遵循標準的OSI 7層網絡協議如下圖所示：

相比較而言，EtherCAT基于EtherNet進行了創新和改進，沒有那麼多層，僅第1、2層用來傳遞數據。

所以基于此在傳遞數據上，速度更快，且減少了各層之間的數據傳遞風險和不確定性。

速度對比

我們通過下面的例子來說明EtherCAT匯流排通訊的速度：

圖片根據上述通訊幀，如果傳遞一個DINT類型的（4個位元組）的數據，那麼：

EtherNet需要傳輸總計：8+6+6+2+46+4 = 72 byte 的數據長度

EtherCAT需要傳輸總計：2+12+4 = 18byte 的數據長度

所以，同樣的通訊介質下，EtherCAT通訊所需要的時間僅僅是EtherNet通訊的四分之一。

運控對比

如果使用乙太網的方式做運動控制，一般指的是主機和Motion運動控制器之間通過TCP通訊的方式進行指令和數據收發，通過控制器來實現運動控制，那麼本身乙太網的實時性不高，所以無法控制同步性能很強的運控解決方案。圖片

相對於上述方案而言，EtherCAT匯流排控制方案裡面多了EtherCAT Master主站，所有的從站（IO或者伺服）通過EtherCAT進行實時通訊，最低可達微秒的級別。

當然，EtherCAT需要更多的成本，首先需要對主從站進行軟件配置，其次每個從站需要特定的協議數據包，且無法與傳統的路由器、交換機進行網絡兼容，最後每個從站還需要專用的EtherCAT匯流排ASIC晶片。

總結

對於更低成本但實時性要求不高的場合，可以考慮通用的EtherNet通訊，畢竟這種技術已經發展近50年，相對成熟，實施也更快。

而對於運動控制場合，特別是1ms內的同步控制，那首選是EtherCAT。

當然，目前數字化和智能化的發展，我們應該結合兩種的優勢，進行綜合考慮，最終給到客戶滿意的方案。