2024年6月28日 星期五

深入了解 RS232、RS422 和 RS485:串行通信標準的簡要說明

 RS232、RS422和RS485不是通信協議,而是串行通信的電氣標準。它們定義了串行通信的電氣特性,包括信號的電壓水平、連接的物理接口、信號速率等。下面是對這三種標準的簡要說明:

  • RS232:是一種傳統的串行通信標準,廣泛用於計算機與外部設備(如打印機、調製解調器等)之間的通信。RS232可使用25針的D-sub接口,但實際通信中通常只使用其中的一部分。

  • RS485:是一種差分信號的串行通信標準,具有較好的抗干擾能力,適合長距離通信。RS485允許多個設備(最多32個)連接到同一總線上,實現多點通信。

  • RS422:與RS485類似,也是一種差分信號的串行通信標準,但與RS485相比,RS422提供更高的數據傳輸速率。RS422通常用於計算機與外部設備之間的高速通信。

RS232、RS422和RS485作為串行通信標準,為通信協議的實現提供了物理層和數據鏈路層的支持。而Modbus是一種基於這些標準實現的通信協議。其中,最典型的通信協議是基於串行通信標準的Modbus RTU協議。

2024年6月26日 星期三

EtherCAT介紹13: EtherCAT主站實施

 EtherCAT Master

對於開發EtherCAT Master,並不需要特殊的硬件,唯一要求簡單的難以置信:一個乙太網連接埠。實現 EtherCAT主站介面既可以使用板載乙太網控制器,也可以使用成本低廉的標準網卡,無需專 用的介面卡。這意味著,EtherCAT 主站設備僅使用標準的網卡就可以實現硬實時網絡解決方案。

一般的控制器平台,提供EtherCAT主站的驅動和代碼,只需要配置下就可以了:



系統平台


已經在各種實時操作系統上實現了EtherCAT主站,包括但並不限于:eCos, INtime, MICROWARE OS-9, MQX, On Time RTOS-32, Proconos OS, Real-Time Java, RT Kernel, RT-Linux, RTX, RTXC, RTAI Linux, PikeOS, Linux with RT-Preempt, QNX, VxWin + CeWin, VxWorks, Windows CE, Windows XP/XPE with CoDeSys SP RTE, Windows NT/NTE/2000/XP/XPE/Vista with TwinCAT RTE, Windows 7 and XENOMAI Linux.

主要兩種方式開發主站:

一、可以獲得開源主站協議棧,作為示例代碼或商業軟件。也有各種公司提供各種硬件平台上的實施服務,例如CODESYS平台直接支持EtherCAT主站,只需購買相應授權即可。可以在EtherCAT網站上的產品區找到快速增長的供應商信息。

二、另一種EtherCAT主站的實現方式是使用樣本代碼,花費不高。軟件以原始碼形式提供,包括所有的EtherCAT主站功能,甚至還包括EoE(EtherCAT實現乙太網)功能(見下圖)。



開發人員只要把這些應用於Windows環境的代碼與目標硬件及所使用的RTOS加以匹配就可以了。該軟件代碼已經成功應用於多個系統。


CODESYS

在Codesys平台開發控制器中,首先需要安裝EtherCAT匯流排的網卡驅動,一般的供應商會出廠設置好,如果需要自己進行完整的操作,可以查閲入門課程Codesys V3.5 系列入門課程發佈。


之後,打開編輯軟件IDE,直接在添加設備欄,選擇EtherCATMaster進行添加即可,(SoftMotion和非SoftMotion,按照需要進行選擇,具體區別)詳情已經介紹過了,請參考:【1-12】EtherCAT主站配置



2024年6月24日 星期一

EtherCAT介紹12: EtherCAT匯流排的安全性Safety over EtherCAT

 概述

國內目前對設備安全的認證實際上基本上沒有,僅有的是加一些急停、安全門等那已經算不錯的了。

而我們一些出口到歐美的設備,如果沒有這些安全性的標準認證,那是不予驗收的。

誠然,如果要設備符合安全標準,那增加的成本是成倍數的,當然客戶也能接受這樣的成本,售價自然也會高點。但是,真正掌握設備的安全設計實際上理論性的和實踐性的經驗都是非常寶貴,掌握這些的工程師相對較少。掌握最基礎的費用也不低。人均2400RMB呢。


如果您是EtherCAT匯流排伺服、IO模組等研發企業或組織,可以深入研究這一塊,開發和定製FSOE功能的控制器和IO等產品,國內是個空白市場(個人觀點,如果國內已經有了,請留言區留下具體產品信息)。


FSOE(Safety Over EtherCAT)

除了採用安全感測器(如光幕、安全門監控設備或雙手控制單元)通常通過評估設備進行監控,並通過硬接線邏輯影響安全輸出,目前也出現了一種新趨勢:自動化組件和通信系統中的智能安全解決方案允許將安全技術整合到機器設計中。


高級通信系統不僅提供控制信息的確定性傳輸,還允許在同一介質上傳輸安全相關數據。


而EtherCAT協議的安全性解決方案基于Safety over EtherCAT協議。


FSOE協議在EtherCAT技術組(ETG)內披露,旨在實現EtherCAT上的安全數據通信。該協議的特點包括:

符合IEC 61508的SIL 3標準。

同一通信系統上傳輸安全和非安全信息。

協議獨立於傳輸系統和介質。

安全過程數據的長度不受協議限制。

可能實現非常短的幀長度。

傳輸速度和週期時間不受限制。

Safety over EtherCAT技術包括軟件架構和硬件架構。該協議通過德國技術檢驗協會(TÜV)的評估,並被認證為符合IEC 61508 SIL 3標準的用於在Safety over EtherCAT設備之間傳輸過程數據的協議。


好處

採用這種協議的好處有:

將安全概念無縫整合到機器設計中。

無需為標準和安全應用開發單獨的工具。

簡單處理和透明的安全功能。

安全功能提供出色的診斷選項。

控制和安全信息使用單一通信系統。

實時和確定性方面沒有性能限制。

靈活的擴展選項。

例如,在倍福系統裡面可以採用SafetyInput輸入模組及SafetyOutput輸出模組接入安全性的感測器信號和安全輸出信號,而且也支持伺服驅動器的Safety Drive;同時可以在同一系統(Automatic Logic)裡面直接添加安全控制的邏輯(SafetyLogic),非常的便捷。


當然,關於這塊的詳細技術說明,一篇文章不足以完全說清楚,詳情還請大家查閲參考連結的文獻資料。



參考資料:

https://www.kebamerica.com/blog/what-is-failsafe-over-ethercat-fsoe/

https://www.ethercat.org/en/safety.html

https://www.ethercat.org/pdf/englishpcc0107_safety_over_ethercat_e.pdf