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EtherCAT--高速通讯的首选 |
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| http://cn.newmaker.com
6/13/2010 5:37:00 PM
佳工机电网
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EtherCAT技术协会中国区代表 范斌女士
从2003年倍福公司首次推出EtherCAT以太网开始，EtherCAT的高速性、实时性及同步性等诸多特性很快就显现出来，并以其非同一般的稳定性获得了众多用户的青睐。而随着EtherCAT技术协会的成立，EtherCAT就以其显著的性能优势被众多厂商推广并创新使用，如今在全球范围内已有超过1320名会员公司对该技术予以支持。基于EtherCAT的工业以太网产品，被应用于伺服控制、同步控制及数据采集等运动控制要求较高的领域，以及风电、物流及原材料加工等自动化各个领域。
EtherCAT具有强大的通讯能力，尤其适合于控制器之间的通讯（主站和从站之间，以及从站与从站之间的通讯）。而随着技术的不断进步，近年来EtherCAT也被越来越多地使用在车间级的通讯方面，即主站与主站之间的通讯上。
从本质上来看，EtherCAT能够实现非常快速的通讯功能是因为其采用了与众不同的通讯方式。
通常以太网由于无法解决系统通讯冲突的问题，在工业应用时往往需要配置特殊的以太网交换机，或是以精确的控制时间的方式来分配数据包，或是定义以太网帧的等级，以便将预先设定的以太网数据包传递出去，但这种方式往往可用数据率非常低。
EtherCAT技术则突破了其他以太网解决方案的系统限制。在EtherCAT实时数据通讯时无需接收以太网数据包，将其解码之后再将过程数据复制到各设备。由于发送和接收的以太网帧压缩大量设备数据，所以可用数据率可达90%以上。显而易见在高速性和实时性方面，EtherCAT以其优良品质占得了市场先机。
作为一种通讯协议，符合IEEE 802.3标准的EtherCAT以太网技术无需附加任何总线即可访问各个设备，并支持各种形式的网络拓扑结构，系统配置和现场总线系统一样直观简单，操作方便。而且，EtherCAT的这种传输方式使得其可以不需要使用交换机，避免了交换机本身所具备的延时而影响了其实时性。
EtherCAT所具备的分布时钟方式也为其精确的同步性做出了保证。这特别适合应用在那些需要精确同步的分布式过程中，例如几个伺服之间需要同时执行协调运动时，EtherCAT采取的同步方法是精确排列分布时钟，这样，EtherCAT从站通讯可以精确确定各个从站时钟传播的延迟偏移，分布时钟则基于该值进行调整，基于这种机制，设备可以获得精准的纳秒级同步性能。
在EtherCAT中，引入的时间戳概念还可以对精确的数据采集有很好的帮助。当数据采集的时间非常短时，速度的精确计算不会受到通讯系统的同步误差值影响，其精度要高于基于自由同步误差的通讯测量技术。
如今，已经实现了纳秒级实时、高速及同步的EtherCAT已经被众多公司所采用，如倍福公司的XFC技术，可以实现I/O响应时间≤100μs，为以前由于受技术限制而无法满足性能要求的用户提供了一种全方位提升控制性能的新理念。
同时，作为一种通讯协议，EtherCAT也具备对系统设备整体进行优越性能改善的能力。
通常的以太网是四层结构，而运算则处在最上层的PLC之中，那么，在通讯时每次都要经过这四层的循环运算，然后再将运算信息反馈回去。而EtherCAT只有两层结构，总线周期很短，不需要底层的扩展总线，不需要专用的主站控制设备，而仅用PLC加I/O的方式就可以实现，所以整体系统不仅解决了响应问题，也因为结构简单而降低了事故发生的概率，实现了对系统整体的优化。
在应用方便性方面，EtherCAT也展现出其独特的优越性。对于EtherCAT的使用者来说采用EtherCAT，主站无需配置特殊的硬件产品，仅需一台带有标准以太网卡的PC或者嵌入式PC即可，操作系统可以是任意。同时网络可以集成到普通的交换机上，甚至不用交换机。因此，采用EtherCAT技术，在系统性能得到显著提升的同时，还帮助客户节省了成本。
EtherCAT技术协会（ETG）的工作也在全球范围内如火如荼地展开着，包括展会、EtherCAT专题研讨会和研发workshop等。而随着ETG中国代表处的成立，中国市场也成为EtherCAT技术用户群速度增长最快的市场之一，目前已经有超过80家中国本土公司加入了ETG。更多的公司积极参与进来，将更多的EtherCAT产品和应用推介给广大用户。ETG中国希望帮助越来越多的用户借助EtherCAT技术，以提升自己产品或系统的市场竞争能力。
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