EtherCAT: полевая шина реального времени

EtherCAT: Высокопроизводительная промышленная связь

EtherCAT (Ethernet для технологии автоматизации управления) — это протокол связи Ethernet в реальном времени, разработанный компанией Beckhoff Automation. Он обеспечивает превосходную производительность по сравнению с любой другой полевой шиной для приложений управления движением.

Принцип работы

EtherCAT использует уникальный принцип, называемый «обработка на лету»:

1. Мастер отправляет по сети один кадр Ethernet.
2. Каждый ведомый (кодер, привод, ввод-вывод) считывает свои собственные данные и вставляет свой ответ в кадр ПОКА кадр проходит через него.
3. Последний ведомый отправляет кадр обратно ведущему.
4. Полный цикл на 100 узлов занимает всего ~100 мкс.

Топология

• Линия (последовательное подключение): каждое устройство имеет два порта RJ45 (ВХОД и ВЫХОД). Кабель Ethernet проходит от одного к другому.
• Звезда, дерево, кольцо: поддерживается через коммутатор или соединение EtherCAT.
• Расстояние между узлами: до 100 м со стандартным кабелем Ethernet Cat.5e.

Производительность

• Время цикла: < 100 мкс для сотен узлов.
• Джиттер: < 1 мкс (детерминированный)
• Диапазон: 100 Мбит/с (полный дуплекс)
• Синхронизация: Распределенные тактовые сигналы (постоянный ток) с джиттером < 100 нс между подчиненными устройствами.

Кодер Italsensor EtherCAT

Энкодеры Italsensor со встроенным EtherCAT (серии TSM-ETHCAT и TSML-ETHCAT) реализуют профиль CoE (CAN over EtherCAT) с:

• Однооборотное (13 бит) и многооборотное (14 бит) абсолютное положение.
• Скорость рассчитывается внутри
• Настраиваемая предустановка положения
• Полная диагностика (внутренняя температура, состояние подшипников, ошибки)
• Распределенные часы для многоосной синхронизации.

Преимущества автоматизации

1. Простое подключение кабелей: всего один кабель Ethernet для передачи данных и питания (с EtherCAT P).
2. Встроенная диагностика: каждый кодировщик сообщает о своем состоянии здоровья.
3. Удаленная параметризация: разрешение, предустановка, направление настраиваются с помощью ПЛК.
4. Индустрия 4.0: прямая интеграция с системами SCADA и MES.
5. Экономия затрат: Нет специального кабеля энкодера, нет модуля SSI в ПЛК.

Совместимые мастера EtherCAT

• Beckhoff TwinCAT: встроенная интеграция
• Siemens S7-1500: через ведомый модуль EtherCAT
• Codesys: основная среда выполнения EtherCAT.
• Linux: Мастер EtherCAT с открытым исходным кодом (IgH)