EtherCAT介紹5

 基于乙太網的通訊協議

乙太網無處不在，並且具有成本效益，它採用公共物理鏈路且速度更快。

正因如此，多種工業通信協議正轉移到基于乙太網的解決方案上。

支持 TCP/IP 的乙太網通信通常具有不確定性，反應時間通常約為 100ms。

工業乙太網協議使用經過修改的介質訪問控制 (MAC) 層來實現非常低的延遲和確定性響應。

乙太網還使系統具備靈活的網絡拓撲和靈活的節點數量。我們來詳細瞭解一些流行的工業乙太網通信協議。

主要有以下幾種：

EtherCAT

Powerlink

Ethernet/Internet Protocol (IP)

Modbus/Transmission Control Protocol (TCP)

ProfiNet

圖片關於這幾種匯流排通訊協議，近期會詳細的一一介紹，這裡暫時不做展開，歡迎大家持續關注Hello工控。

乙太網不同類型對比

乙太網在工廠的不同層級都有使用，例如（自動化現場層、控制層、辦公應用層），如下圖所示：

那麼，在選擇和使用乙太網通訊的時候，我們需要注意通訊的速率、介質，還有實際的通訊距離，我們這裡整理總結如下圖供各位參考：

EtherCAT性能

借助于從站硬件整合和網絡控制器主站的直接內存存取，整個協議的處理過程都在硬件中得以實現，因此，完全獨立於協議堆棧的實時運行系統、CPU 性能或軟件實現方式。1000個I/O的更新時間只需30 µs，其中還包括I/O週期時間（參見下圖）。

100個伺服軸的通訊也非常快速：可在每100µs中更新帶有命令值和控制數據的所有軸的實際位置及狀態，分佈時鐘技術使軸的同步偏差小於1微秒。而即使是在保證這種性能的情況下，頻寬仍足以實現非同步通訊，如TCP/IP、下載參數或上載診斷數據。

超高性能的EtherCAT技術可以實現傳統的現場匯流排系統無法迄及的控制理念。EtherCAT使通訊技術和現代工業PC所具有的超強計算能力相適應，匯流排系統不再是控制理念的瓶頸，分散式I/O可能比大多數本地I/O介面運行速度更快。EtherCAT技術原理具有可塑性，並不束縛于100Mbps的通訊速率，甚至有可能擴展為1000Mbps的乙太網。

得益於EtherCAT的On-the-fly運行機制和獨特的EtherCAT通訊幀結構，他的性能相比較而言，目前是最優的：