umumiy koʻrinish
EtherCAT ochiq arxitekturaga ega Ethernet-ga asoslangan fieldbus tizimidir. EtherCAT-dagi CAT boshqaruvni avtomatlashtirish texnologiyasining qisqartmasi hisoblanadi. Dastlab Germaniyada Beckhoff Automation GmbH tomonidan ishlab chiqilgan. EtherCAT real vaqt rejimida ishlash va topologik moslashuvchanlik uchun yangi standartni o'rnatadi, shu bilan birga fieldbusdan foydalanish narxiga mos keladi yoki hatto uni kamaytiradi. EtherCAT shuningdek, yuqori aniqlikdagi qurilmalar sinxronizatsiyasi, ixtiyoriy kabelni zaxiralash va Funktsional xavfsizlik protokoli (SIL3) xususiyatlariga ega.
tamoyili
Haqiqiy vaqtda funksionallikni ta'minlash uchun bir nechta Ethernet yechimlari mavjud: masalan, yuqoriroq protokol qatlami orqali CSMA/CDga kirish jarayonini o'chirib qo'yish va uni vaqt tilim yoki so'rov jarayoni bilan almashtirish. Boshqa sxemalar shaxsiy kalitlardan foydalanadi va aniq vaqtni boshqarish bilan chekilgan paketlarni tarqatadi. Garchi bu yechimlar paketlarni ulangan Ethernet tugunlariga nisbatan tez va aniq yetkazib berishi mumkin bo'lsa-da, tarmoqli kengligidan foydalanish past, ayniqsa, odatiy avtomatlashtirish qurilmalari uchun, chunki hatto juda kichik hajmdagi ma'lumotlar uchun ham to'liq Ethernet ramkasi yuborilishi kerak. Bundan tashqari, chiqish yoki haydovchi boshqaruvchisiga yo'naltirish va kirish ma'lumotlarini o'qish uchun zarur bo'lgan vaqt asosan bajarish rejimiga bog'liq. Ko'pincha subbusdan foydalanish kerak, ayniqsa modulli kiritish-chiqarish tizimlarida, Beckhoff K-avtobus kabi, sinxron avtobus tizimi orqali uzatishni tezlashtiradi, ammo bunday sinxronizatsiya aloqa shinalari uzatishdagi kechikishlardan qocha olmaydi.
EtherCAT yordamida Beckhoff boshqa Ethernet yechimlarining ushbu tizim cheklovlarini yengib o'ta oldi: endi har bir ulanish nuqtasida chekilgan paketlarni qabul qilish, ularni dekodlash va jarayon ma'lumotlariga nusxalash kerak emas edi. Kadrlar har bir qurilma, jumladan, asosiy terminal qurilmasi orqali o'tayotganda, EtherCAT ushbu qurilma uchun muhim bo'lgan stantsiya boshqaruvchisidan ma'lumotlarni o'qiydi. Xuddi shunday, kiritilgan ma'lumotlar xabar orqali o'tayotganda kiritilishi mumkin. Kadr o'tkazilgandan so'ng (faqat bir necha bitga kechiktiriladi), tobe stantsiya tegishli buyruqni taniydi va uni qayta ishlaydi. Bu jarayon tobe boshqaruvchidagi apparat vositalari orqali amalga oshiriladi va shuning uchun real vaqt rejimida ishlaydigan tizim yoki protokollar stek dasturiy ta'minotining protsessor ishlashiga bog'liq emas. Tarmoq segmentidagi so'nggi EtherCAT to'g'ridan-to'g'ri qayta ishlangan xabarni qaytaradi, shunda xabar birinchi tobedan masterga javob xabari sifatida qaytariladi.
Ethernet nuqtai nazaridan, EtherCAT avtobus segmenti shunchaki chekilgan freymlarini qabul qiluvchi va yuboradigan katta chekilgan qurilmadir. Biroq, bu "qurilma" quyi oqim mikroprotsessoriga ega bo'lgan yagona Ethernet kontrollerini o'z ichiga olmaydi, faqat ko'p sonli EtherCAT tobe stantsiyalarini o'z ichiga oladi. Har qanday Ethernet tarmog'ida bo'lgani kabi, EtherCAT ham aloqa o'rnatish uchun kalitni talab qilmaydi, natijada sof EtherCAT tizimi paydo bo'ladi.
ishlash
EtherCAT tarmoq unumdorligining yangi darajasiga chiqadi. 1000 taqsimlangan kiritish/chiqarish maʼlumotlarining yangilanish davri terminal sikl vaqtini hisobga olgan holda atigi 30 mksni tashkil qiladi. Ethernet ramkasi orqali 1486 baytgacha jarayon ma'lumotlarini almashish mumkin, bu deyarli 12 000 raqamli kiritish/chiqarish hajmiga teng. Bunday hajmdagi ma'lumotlar atigi 300 mksda uzatilishi mumkin.
100 ta servo vallar bilan aloqa faqat 100 mkni tashkil qiladi. Bu vaqt ichida sozlash qiymatlari va boshqaruv ma'lumotlari barcha o'qlarga berilishi va ularning haqiqiy holati va holati haqida xabar berilishi mumkin. Taqsimlangan soat texnologiyasi ushbu o'qlar orasidagi sinxronizatsiya vaqtining og'ishi 1 mikrosekunddan kam bo'lishini ta'minlaydi.
EtherCAT texnologiyasining mukammal ishlashi bilan biz an'anaviy fieldbus tizimi tomonidan amalga oshirib bo'lmaydigan boshqaruv usulini amalga oshirishimiz mumkin. Shu tarzda, avtobus orqali ultra yuqori tezlikni boshqarish halqalari ham shakllanishi mumkin. Ilgari mahalliy maxsus apparat yordamini talab qilgan funksiyalar endi dasturiy ta'minotda ko'rsatilishi mumkin. Katta tarmoqli kengligi resurslari davlat ma'lumotlarini har qanday ma'lumotlar bilan parallel ravishda uzatish imkonini beradi. EtherCAT texnologiyasi aloqa texnologiyasini zamonaviy, yuqori samarali sanoat shaxsiy kompyuterlariga moslashtirish imkonini beradi. Avtobus tizimi endi g'oyalarni nazorat qilish uchun to'siq emas. Tarqalgan kiritish-chiqarishda ma'lumotlarni yetkazib berish faqat mahalliy kiritish-chiqarish interfeyslari orqali erishish mumkin bo'lgan unumdorlikdan oshib ketadi.
Tarmoq unumdorligining bu ustunligi nisbatan o'rtacha hisoblash quvvatiga ega bo'lgan kichik kontrollerlarda yaqqol namoyon bo'ladi. EtherCAT-ning yuqori tezlikdagi halqasi, bu ikkita boshqaruv tsikli o'rtasida amalga oshirilishi mumkin. Shuning uchun, kontroller har doim eng so'nggi kirish ma'lumotlariga ega va chiqish manzilini kechiktirish minimaldir. Nazoratchining javob harakati o'zining hisoblash quvvatini oshirmasdan sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.
EtherCAT tamoyillari kengaytirilishi mumkin va 100 megabit tarmoqli kengligi bilan cheklanmaydi - uni gigabit Ethernetgacha kengaytirish mumkin.
EtherCAT PCI o'rnini bosadi:
Kompyuter komponentlarini miniatyuralashtirishning jadal rivojlanishi bilan sanoat kompyuterining hajmi asosan talab qilinadigan slotlar soniga bog'liq.
Yuqori tezlikdagi Ethernet tarmoqli kengligi va EtherCAT aloqa apparati (EtherCAT slave controller) ma'lumotlar o'tkazuvchanligidan foydalanish yangi dastur imkoniyatlarini ochdi: odatda IPCda joylashgan interfeyslar EtherCAT tizimlaridagi aqlli interfeys terminallariga o'tkazildi. Tarqalgan kiritish-chiqarish, o'qlar va boshqaruv bloklariga qo'shimcha ravishda, tarmoqdagi asosiy stansiyalar, yuqori tezlikdagi ketma-ket interfeyslar, shlyuzlar va boshqa aloqa interfeyslari kabi murakkab tizimlarga shaxsiy kompyuterdagi Ethernet porti orqali murojaat qilish mumkin. Hatto protokol variantlari cheklovlari bo'lmagan boshqa Ethernet qurilmalari ham DVS terminallari orqali ulanishi mumkin. Sanoat kompyuterlari meynframesining hajmi kichrayib bormoqda, narxi pasaymoqda, Ethernet interfeysi barcha aloqa vazifalarini hal qilish uchun etarli.
Tarqalgan fieldbus master terminali orqali integratsiya qilish uchun PCI fieldbus qurilmalari (PROFIBUS, CANopen, DeviceNet, AS-i va boshqalar) o'rniga Ethernet dan foydalaning. Fieldbus master-dan foydalanmaslik kompyuterda PCI slotlarini saqlaydi.
Shina topologiyasi
Avtobus, daraxt yoki yulduz: EtherCAT deyarli barcha topologiyalarni qo'llab-quvvatlaydi. Shunday qilib, fieldbuslardan olingan avtobus strukturasi Ethernet uchun ham ishlatilishi mumkin. Avtobus va filial tuzilmalarining kombinatsiyasi tizim simlarini ulash uchun ayniqsa foydalidir. Barcha interfeyslar biriktirgichlarda joylashgan bo'lib, qo'shimcha kalitlarga ehtiyojni yo'q qiladi. Albatta, siz an'anaviy kalitga asoslangan yulduz Ethernet topologiyasidan ham foydalanishingiz mumkin.
Turli uzatish kabellaridan foydalanish simlarning moslashuvchanligini maksimal darajada oshirishi mumkin. Moslashuvchan va arzon standart chekilgan plagin kabellari Ethernet rejimi (100baseTX) yoki E avtobusi orqali signallarni uzatishi mumkin. Optik tolalar (Pfos) maxsus ilovalar uchun ishlatilishi mumkin. Ethernet tarmoqli kengligi (turli xil optik va mis kabellar kabi) kalitlar yoki media konvertorlari bilan birgalikda ishlatilishi mumkin. Fast Ethernet-ning jismoniy xususiyatlari qurilmalarni bir-biridan 100 metr masofada joylashtirish imkonini beradi, E-avtobus esa faqat 10 metr masofada bo'lishi mumkin. Fast Ethernet yoki E-bus masofa talablariga muvofiq tanlanishi mumkin. EtherCAT tizimi 65535 tagacha qurilmalarni sig'dira oladi, shuning uchun umumiy tarmoq hajmi deyarli cheksizdir.
Siz topologiyani erkin tanlashingiz mumkin. O'tkazgichlar eng katta moslashuvchanlikka ega: kalitdan foydalanish kerakmi, avtobus topologiyasi tuzilishi yoki daraxt topologiyasi tuzilishi har qanday tanlov kombinatsiyasi bo'lishi mumkin. Manzilni avtomatik taqsimlash; IP manzilini o'rnatishingiz shart emas.
ochiqlik
EtherCAT nafaqat Ethernet bilan to'liq mos keladi, balki o'ziga xos ochiq dizayn xususiyatiga ham ega: u turli xizmatlarni taqdim etuvchi boshqa Ethernet protokollari bilan birga mavjud bo'lishi mumkin va ularning barchasi bir xil jismoniy muhitda birga mavjud - odatda faqat kichik ta'sir bilan. umumiy tarmoq ishlashi. Standart Ethernet qurilmalari kommutator terminali orqali EtherCAT tizimiga ulanishi mumkin, bu aylanish vaqtlariga ta'sir qilmaydi. An'anaviy fieldbus interfeysi bilan jihozlangan qurilmalar EtherCAT fieldbus master terminaliga ulanish orqali tarmoqqa integratsiya qilinishi mumkin. UDP protokoli varianti qurilmalarni har qanday slot interfeysiga birlashtirish imkonini beradi. EtherCAT to'liq ochiq protokol bo'lib, rasmiy IEC spetsifikatsiyasi (IEC/PAS62407) sifatida tan olingan.