Tabla de contenido:
Características clave de EtherCAT
①EtherCAT implementa Ethernet (EoE)
②EtherCAT implementa CANopen (CoE)
EtherCAT (Ethernet para tecnología de automatización de control) es un protocolo de comunicación Ethernet industrial de alto rendimiento especialmente diseñado para sistemas de control industrial en tiempo real. Fue lanzado por la empresa alemana Beckhoff Automation en 2003 y es un estándar internacional abierto mantenido y promovido por EtherCAT Technology Group (ETG).
Cómo funciona EtherCAT
El principio de funcionamiento de EtherCAT se basa en la tecnología Ethernet estándar, pero adopta un método de comunicación único que supera las limitaciones del sistema de otras soluciones Ethernet y hace que la transmisión de datos sea más eficiente. En una red EtherCAT, los datos se transmiten a través de un anillo o una estructura de red lineal. Cada dispositivo esclavo lee los datos que necesita y luego pasa inmediatamente el paquete de datos al siguiente esclavo. Este proceso se llama "procesamiento sobre la marcha".
detalles técnicos
Formato de trama: EtherCAT utiliza la estructura de trama de Ethernet, pero utiliza un método de encapsulación especial dentro de la trama para transmitir datos.
Arquitectura maestro-esclavo: una red EtherCAT está controlada por un maestro, que es responsable de iniciar la comunicación y manejar todos los intercambios de datos.
Intercambio de datos: el intercambio de datos se completa a través de uno o más anillos lógicos, cada estación esclava lee o escribe datos de la trama según su propia dirección.
Relojes distribuidos: EtherCAT admite relojes distribuidos, un mecanismo de sincronización utilizado para sincronizar la hora entre todos los dispositivos de la red.
Capacidades de diagnóstico: Las capacidades de diagnóstico de EtherCAT superan con creces a Ethernet tradicional. La información de diagnóstico necesaria puede ser proporcionada por el chip de comunicación EtherCAT (ESC) directamente en funciones de hardware o software, y el esclavo no requiere funciones de extensión especiales.
Funciones de diagnóstico EtherCAT
Características clave de EtherCAT
①Comunicación de alta velocidad
EtherCAT es capaz de alcanzar velocidades de transferencia de datos muy altas, normalmente utilizando velocidades de Ethernet de 100 Mbit/s o 1 Gbit/s.
②Procesamiento de datos eficiente
Los paquetes de datos se procesan inmediatamente a medida que pasan por cada nodo, sin esperar a que se reciba la trama de datos completa. Dado que las tramas Ethernet enviadas y recibidas comprimen una gran cantidad de datos del dispositivo, la velocidad de datos efectiva puede alcanzar más del 90%. Debido a su mecanismo de comunicación único, EtherCAT puede lograr retrasos de comunicación extremadamente bajos, generalmente a nivel de microsegundos.
③Rendimiento de la red
EtherCAT mejora el rendimiento de la red. Con la ayuda de la integración del hardware esclavo y el acceso directo a la memoria del controlador de red maestro, todo el procesamiento del protocolo se implementa en el hardware, completamente independiente del sistema operativo en tiempo real, el rendimiento de la CPU o el software de la pila de protocolos. Método para realizarlo. El tiempo de actualización para 1000 E/S es de sólo 30 µs (incluido el tiempo del ciclo de E/S). Una sola trama Ethernet puede intercambiar hasta 1486 bytes de datos de proceso, lo que equivale a casi 12.000 entradas y salidas digitales, y la transmisión de estos datos tarda sólo 300 µs.
④Precisión de sincronización y rendimiento en tiempo real
EtherCAT admite una sincronización de dispositivos muy precisa, lo cual es importante para aplicaciones que requieren un control preciso, como el control de movimiento. EtherCAT puede cumplir con los requisitos en tiempo real de la automatización industrial y puede completar el intercambio de datos en un tiempo determinado.
⑤Topología flexible
EtherCAT admite una variedad de topologías de red, incluidas topologías lineales, de árbol, de estrella o cualquier combinación, y flexibles. EtherCAT tiene una estructura de red simplificada que no requiere el uso de conmutadores o concentradores, y los nodos se pueden conectar directamente en serie. Una red EtherCAT puede admitir hasta 65.535 nodos y casi no hay límite para la capacidad de la red.
Topología flexible
⑥ Bajo costo y fácil mantenimiento.
Debido a que EtherCAT puede ejecutarse en hardware Ethernet estándar, se puede reducir el costo total del sistema. La efectividad y el tiempo de puesta en servicio de un sistema de bus de campo dependen fundamentalmente de las capacidades de diagnóstico. Diagnosticar y mantener redes EtherCAT es relativamente sencillo, lo que permite una rápida resolución de problemas y ayuda a reducir el tiempo de inactividad.
Transferencia tecnológica
①EtherCAT implementa Ethernet (EoE)
La tecnología EtherCAT tiene todas las características de los equipos Ethernet estándar: no solo es totalmente compatible con Ethernet, sino que también puede acomodar otros servicios y protocolos basados en Ethernet en la misma red de capa física y tiene buena apertura. Todas las tecnologías Ethernet se pueden aplicar en un entorno EtherCAT. La red EtherCAT es completamente transparente para los dispositivos Ethernet y no tiene restricciones en cuanto a los tipos de dispositivos. Los dispositivos se pueden conectar dentro de un segmento EtherCAT a través de puertos de conmutador.
Completamente transparente para todos los protocolos Ethernet
②EtherCAT implementa CANopen (CoE)
Los perfiles de dispositivos y aplicaciones CANopen© se utilizan en una amplia gama de categorías de dispositivos y aplicaciones, como componentes de E/S, variadores, codificadores, controladores hidráulicos y perfiles de aplicaciones para las industrias del plástico o textil. EtherCAT puede proporcionar el mismo mecanismo de comunicación que el mecanismo CANopen, incluido el diccionario de objetos, PDO (Process Data Object), SDO (Service Data Object) e incluso gestión de red. Por lo tanto, EtherCAT se puede implementar fácilmente con cambios menores en dispositivos donde CANopen ya está instalado y la mayor parte del firmware CANopen© se puede reutilizar. Los objetos se pueden ampliar selectivamente para aprovechar el enorme ancho de banda proporcionado por EtherCAT.
Escenarios de aplicación
EtherCAT se utiliza ampliamente en campos de automatización industrial que requieren comunicación de alta velocidad en tiempo real, como: control de robots, sistemas de control dinámico, maquinaria de embalaje, máquinas herramienta CNC, equipos de prueba y medición y líneas de montaje de automóviles.
Como protocolo Ethernet industrial de alto rendimiento, EtherCAT proporciona soluciones confiables y eficientes en sistemas de control de automatización a través de su diseño de topología de red flexible, de alta velocidad y baja latencia. El protocolo básico EtherCAT no ha cambiado durante los últimos 20 años y se ha ampliado de manera totalmente compatible con versiones anteriores para aplicar los principios de la tecnología EtherCAT a otras capas de aplicaciones. Con el desarrollo de la Industria 4.0 y la fabricación inteligente, se espera que el ámbito de aplicación de EtherCAT se amplíe aún más.
Fuente: Tecnología EtherCAT