EtherCAT介紹7

 綫纜冗餘Cable Redundancy

綫纜冗餘模式下的EtherCAT®匯流排系統可以在電纜中斷或節點故障的情況下保持通信。基于上期說的環形拓撲，如果環在某個點上中斷，兩個分支仍然可以到達。

最全的PLC通訊協議解析之EtherCAT篇(6)

所以我們的主站至少需要兩個EtherCAT通訊介面。如上圖控制器，我們基于CODESYS平台開發的控制器，可以實現多個EtherCAT通訊，且可以配置成冗餘模式。

冗餘配置

首先，控制器至少需要兩個EtherCAT通訊口，當然我們可以通過普通的網口進行驅動配置。詳情參考：【01】工控機EtherCAT通訊網卡選型

控制器也可以定做：定製專屬您的CODESYS控制器

然後，我們打開CODESYS IDE編程軟件進行配置：

打開後，先添加EtherCAT_Master_Softmotion這種類型，然後在上圖的Recundancy冗餘這個選項進行勾選。這個時候，下方就會多出紅色方框的Redundancy EtherCAT NIC Settings選項。

再次選擇Select..在彈出的對話框裡選中第二個EtherCAT網卡即可。

最後按照環形拓撲結構進行EtherCAT網絡連接即可，有時間的朋友可以趕緊試試。

EtherCAT介紹6

 拓撲結構

EtherCAT幾乎支持所有的拓撲結構：綫型、樹型、星型、菊花鏈型。EtherCAT 使得帶有成百上千個節點的純匯流排型或線性拓撲結構成為可能，而不受限于級聯交換機或集綫器。

EtherCAT 網絡可連接多達65535個設備，網絡容量幾乎沒有限制。由於實際上節點數 量沒有限制，可以將模組化的 I/O 設備設計為每個 I/O 片都是一個獨立的EtherCAT從站。因此無需本地擴展匯流排，高性能的EtherCAT 能直達每個模組。因為在匯流排耦合器上無需網關，所以沒有任何延時。

硬件支持

常規的線性拓撲結構都容易實現，但是星形的拓撲沒有合適的Junction支持是比較難實現的。

比如倍福，提供類似的介面模組，這些型號主要包括：EK1122,EK1521,EP1122還有CU112x.等。具體的使用參考供應商或者聯繫售後支持。

例如上圖中的環形結構需要GX-JC03這樣的從站（IN、X2、X3），才可以方便實現環形拓撲結構。需要注意的是三個介面已經預定義，不能隨便接入，即使都是常規的RJ45介面。

熱連接(Hot Connect)和冗餘

EtherCAT熱連接技術使得拓撲更加靈活，對於熱連接的組，就算移除掉（在啟動前或系統運行中），不會導致整體進入異常。這樣方便我們對設備進行模組化設計，按照實際需要進行從站的配置。例如，我們某款設備常規6個伺服從站，但是也有可能5個，把其中另一個設為熱連接後，就可以直接移除，設備整體運行不受影響。

關於Hot Connect內容，詳情請參考：

https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/ethercatsystem/2469078667.html&id=

在線形結構中，如果兩個EtherCAT從站之間綫纜斷開或者送掉後，有可能導致EtherCAT網絡故障，設備無法進入正常運行模式。

但是，如果有環形拓撲結構及綫纜冗餘技術，設備運行過程中，突然斷線或者失去連接，完全不會影響整體的設備運行，這對於一些穩定要求性高的設備和產綫而言，此結構非常有必要。

當然，這種是從站設備之間通過EtherCAT Junction 實現的環形連接，主站也可以設置冗餘，這裡我們下期再進行分享綫纜冗餘Сable redundancy，歡迎持續關注。

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：