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EtherCAT
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EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology(控制自动化技术)首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。
目前有多种用于提供实时功能的以太网方案:例如,通过较高级的协议层禁止CSMA/CD存取过程,并使用时间片或轮询过程来取代它。其它方案使用专用交换机,并采用精确的时间控制方式分配以太网数据包。尽管这些解决方案能够比较快和比较准确地将数据包传送到所连接的以太网节点,但带宽的利用率却很低,特别是对于典型的自动化设备,因为即使对于非常小的数据量,也必须要发送一个完整的以太网帧。而且,重新定向到输出或驱动控制器,以及读取输入数据所需的时间主要取决于执行方式。通常也需要使用一条子总线,特别是在模块化I/O系统中,这些系统与Beckhoff K-总线一样,通过同步子总线系统加快传输速度,但是这样的同步将无法避免引起通讯总线传输的延迟。
通过采用EtherCAT技术, Beckhoff突破了其它以太网解决方案的这些系统限制:不必再像从前那样在每个连接点接收以太网数据包,然后进行解码并复制为过程数据。当帧通过每一个设备(包括底层端子设备)时,EtherCAT从站控制器读取对于该设备十分重要的数据。同样,输入数据可以在报文通过时插入至报文中。在帧被传递 (仅被延迟几位)过去的时候,从站会识别出相关命令,并进行处理。此过程是在从站控制器中通过硬件实现的,因此与协议堆栈软件的实时运行系统或处理器性能无关。网段中的最后一个EtherCAT从站将经过充分处理的报文返回,这样该报文就作为一个响应报文由第一个从站返回到主站。

从以太网的角度看,EtherCAT总线网段只是一个可接收和发送以太网帧的大型以太网设备。但是,该“设备”不包含带下游微处理器的单个以太网控制器,而只包含大量的EtherCAT从站。与其它任何以太网一样,EtherCAT不需要通过交换机就可以建立通讯,因而产生一个纯粹的EtherCAT系统。