EtherCAT高速工業(yè)以太網(wǎng)突破現(xiàn)場總線的瓶頸

“首屆國際開放式工業(yè)自動化大會（ICOA）”在上海國際展覽中心隆重開幕，來自德國倍福、菲尼克斯、西門子等多家知名企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人和工程師齊聚一堂，共同探討工業(yè)自動化技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展。其間，德國倍福中國區(qū)技術(shù)主管劉衛(wèi)列工程師作了題為“EtherCAT：高速工業(yè)以太網(wǎng)標準”的演講，詳細闡述了EtherCAT工業(yè)實時以太網(wǎng)技術(shù)的特點和性能，并簡要介紹了EtherCAT技術(shù)組（ETG）的情況。
演講中，劉衛(wèi)列先生總體介紹了EtherCAT技術(shù)的實時能力、拓撲類型、診斷特征、開放性、安全可靠性等各個方面的技術(shù)特征，通過對現(xiàn)今現(xiàn)場總線技術(shù)的總體回顧和對比，指出EtherCAT具有通訊性能杰出、布線簡單、高度開放等特點，可以最大化地利用以太網(wǎng)所提供的巨大帶寬，并且成本低廉，適用于多種場合和設(shè)備。
劉衛(wèi)列先生表示，通過EtherCAT，無需對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行接收、解碼、復(fù)制到各個設(shè)備這一復(fù)雜過程，而是在報文經(jīng)過從站節(jié)點時讀取相應(yīng)的編址數(shù)據(jù)并將輸入數(shù)據(jù)插入至報文中，整個過程中，報文只有幾納秒的時間延遲。由于發(fā)送和接收的以太網(wǎng)幀壓縮了大量的設(shè)備數(shù)據(jù)，所以可用數(shù)據(jù)率可達90%以上，有效數(shù)據(jù)率可達>100 Mb/s。由于EtherCAT借助于從站硬件集成以及網(wǎng)絡(luò)控制器主站的直接內(nèi)存存取，整個協(xié)議的處理過程都在硬件中得以實現(xiàn)，因此，該技術(shù)完全獨立于協(xié)議堆棧的實時運行系統(tǒng)、CPU 性能或軟件實現(xiàn)方式。1000個I/O的更新時間只需30 µs，其中還包括I/O周期時間。單個以太網(wǎng)禎最多可進行1486字節(jié)的過程數(shù)據(jù)交換，幾乎相當于12000個數(shù)字輸入和輸出，而傳送這些數(shù)據(jù)耗時僅為300 µs。
此外，談及EtherCAT的經(jīng)濟成本時，劉衛(wèi)列先生強調(diào)指出，這是一種專為價格低廉的設(shè)備而開發(fā)的經(jīng)濟型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。EtherCAT可以用簡單的線型拓撲結(jié)構(gòu)替代昂貴的星型以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，無需昂貴的基礎(chǔ)組件，還可以使用傳統(tǒng)的交換機連接方式，以集成其它的以太網(wǎng)設(shè)備。其它的實時以太網(wǎng)方案需要與控制器進行特殊連接，而EtherCAT只需要價格低廉的標準以太網(wǎng)卡（NIC）即可實現(xiàn)。
與會人員對這一技術(shù)表現(xiàn)出了極大的關(guān)注，就EtherCAT的拓撲結(jié)構(gòu)、冗余、軟件源代碼等方面紛紛提問，會議現(xiàn)場學(xué)術(shù)氣氛濃厚，反響熱烈。