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2024-03-14 16:03:08
EtherCAT | 倍福 中国
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EtherCAT — 以太网现场总线
选对合适的通信技术非常重要：它决定了控制性能是否能直达现场层，以及可以使用哪些设备。EtherCAT 是由倍福开发的工业以太网技术，它能够助力实现通信速度更快、更简单、更经济的设备和系统。EtherCAT 以太网现场总线将以太网的优势和传统现场总线系统的简洁性融合于一体，避免了 IT 技术不必要的复杂性。2003 年成立的 EtherCAT 技术协会（ETG）确保 EtherCAT 技术对所有潜在用户开放。ETG 是目前全球最大的现场总线用户组织，拥有来自 67 个国家的 6000 多家会员单位（截至到 2020 年 12 月）。
EtherCAT 是一种具有良好开放性和超高稳定性的技术，已经被纳入国际 IEC 标准：目前，EtherCAT 协议仍然保持稳定不变；但是该技术仍在不断扩展并保持兼容性。这意味着当前设备可以轻松地集成到现有系统中，无需考虑版本是否不同。扩展功能包括用于同一网络中设备和人员安全的 Safety over EtherCAT 安全协议，以及用于将通信与供电（2 x 24 V）集成在同一根四芯电缆上的 EtherCAT P。还有 EtherCAT G/G10，它们具有更高的传输速率，同时通过分支控制器理念集成现有的 EtherCAT 设备，因此与百兆 EtherCAT 技术可以无缝连接。
ETG手册。EtherCAT
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EtherCAT 端子模块
EtherCAT 端子模块产品可以适用于自动化领域的几乎所有信号类型。
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EtherCAT 端子盒
EtherCAT 的高性能直达现场层：倍福可提供由 EtherCAT 端子盒组成的防护等级高达 IP 67 的 I/O 系统。
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EtherCAT 插拔式模块
EtherCAT 插拔式模块简化了标准设备的接线工作，同时缩短了系统的安装时间。
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EtherCAT 和现场总线电缆
EtherCAT 和现场总线电缆确保可靠的数据传输，适用于工业应用环境和其它恶劣的环境条件。
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工程师的选择：EtherCAT 的六大核心优势
卓越的性能
灵活的拓扑
简单且耐用
集成功能安全
低成本易实现
支持最多样化的厂商和设备
卓越的性能
灵活的拓扑
简单且耐用
集成功能安全
低成本易实现
支持最多样化的厂商和设备
EtherCAT 是迄今为止速度最快的工业以太网技术之一，同时它提供纳秒级精度的同步。所有由总线系统控制或监测的系统应用都将从此大大获益。EtherCAT 系统中设备的快速反应时间减少了处理步骤中的状态转换等待时间，从而显著提高了应用的效率。最后，相对于设定了相同循环时间的其他总线系统，EtherCAT 系统结构通常能减少 25%-30% 的 CPU 负载。而最好的情况下，EtherCAT 性能可以提高精度，提升数据吞吐量，并降低成本。
在 EtherCAT 应用中，机器结构决定网络拓扑结构，而不是网络拓扑结构决定机器结构。在传统的工业以太网系统中，可安装的交换机和集线器的级联数量是有限的，这限制了整个网络拓扑结构。而 EtherCAT 无需交换机或集线器，因此没有这方面的限制。简而言之，EtherCAT 在网络拓扑方面没有任何限制。几乎无限数量的节点可以组成线型、树型、星型拓扑及任何拓扑的组合。由于具备自动链接检测功能，节点和网段可以在运行中断开及重新连接 — 甚至连接到其他地方。线型拓扑可以拓展为环形拓扑，从而实现线缆冗余。主站设备仅需要第二个以太网口即可实现这种冗余功能，而从站设备已经具备了支持冗余功能的条件。因此可在机器运行期间断开设备。
配置、诊断、维护都与系统的成本息息相关。以太网现场总线使得所有这些任务变得异常简单：EtherCAT 可以自动配置地址，而无需手动配置。低总线负载和点对点的物理层增强了抗电磁干扰的能力。网络可以准确地定位潜在的干扰，从而大大缩短了故障排除时间。在启动时，网络会对目标拓扑与现实拓扑进行对比以检测差异。EtherCAT 出色的性能通过减低对网络调试的需求，从而缩减系统配置的工作量。高带宽可以将其他 TCP/IP 与控制数据同时传输。然而，EtherCAT 并不是基于 TCP/IP 的，因此无需使用 MAC 地址或 IP 地址，更不需要 IT 专家配置交换机或路由器。
将功能性安全作为网络结构的一个不可或缺的部分？这对于 FSoE（Fail Safe over EtherCAT）来说不是问题。FSoE 是经使用验证的，自 2005 年就有了通过 TÜV 认证的 FSoE 设备。协议满足 SIL 3 系统要求，且适用于集中控制和分散控制系统。由于采用了黑色通道的方式及特别精简的安全容器（Safety Container），FSoE 也可以应用于其他总线系统。该集成方案及精简的协议可降低系统成本。此外，一个对安全等级要求不高的控制器也可以接收并处理安全数据。
EtherCAT 以相当于甚至低于传统现场总线系统的价格水平提供工业以太网的特性。对于主站设备，硬件仅需要一个以太网端口 — 而无需昂贵的接口卡或协处理器。不同形式的 EtherCAT 从站控制器可以从很多供应商那里获得：作为 ASIC 芯片、基于 FPGA，或作为标准微处理器的可选总线接口。由于这些便宜的控制器可以承担所有对时间要求苛刻的任务，EtherCAT自身并不向从站设备 CPU 提出任何性能要求，从而降低了设备成本。因为 EtherCAT 不需要交换机或其他有源基础组件，从而节省了此类组件及其安装、配置和维护的成本。
EtherCAT 是迄今为止在市场上拥有厂商和设备种类最多的工业以太网技术之一。而且，由于倍福发明了 EtherCAT，其他厂商通常使用倍福的 TwinCAT（EtherCAT 控制器的黄金标准）来测试他们的 EtherCAT 产品。倍福开发了 1000 多种 EtherCAT 设备，是全球 EtherCAT 产品系列最多的厂商，当然，如果需要的话，您还可以使用其他 3000 家正式注册的厂商提供的 EtherCAT 产品进行补充。而目您也可以使用 EtherCAT 从站控制器芯片轻松开发出目前市场上还没有的产品。
技术详解
基于以太网
EtherCAT 是工业以太网，采用标准的以太网数据帧和符合以太网标准 IEEE 802.3 的物理层。EtherCAT 还可以满足工业自动化领域的各项具体需求：
需要确定的响应时间的硬实时性系统由多个节点构成，且每个节点只有少量的周期性过程数据相对于 IT 和办公应用中的硬件成本而言，工业自动化的硬件成本更加重要
标准以太网网络几乎无法满足以上需求的现场级应用。如果每个节点使用一个独立的以太网报文传输几个字节的周期性过程数据，那么有效数据利用率会明显下降：因为以太网报文的最短长度为 84 字节（包括帧间距），其中的 46 个字节可以用于过程数据。
例如，一个驱动器发送 4 字节的实际位置和状态信息过程数据，同时接收 4 字节的目标位置和控制字信息数据，则发送/接收报文的有效数据利用率下降到 4.8%（4/84）。另外，驱动器通常在接收到目标值后，触发传输实际值需要一定的响应时间。最终，100 Mbit/s 的带宽会所剩无几。而在 IT 领域通常使用的路由（IP）和连接（TCP）协议栈需要为每个节点使用附加的协议头，会产生进一步的延时。管理 MAC 和 IP 地址、SNMP、IGMP Snooping、路由器和交换机并不适合所有应用。
EtherCAT 运行原理
一个 EtherCAT 数据帧足以完成所有节点控制数据的发送和接收，这种高性能的运行模式克服了传统以太网无法解决的各种问题。EtherCAT 主站发送一个报文，报文顺序经过所有节点。EtherCAT 从站设备高速动态地（on the fly）读取寻址到该节点的数据，并在数据帧继续传输的同时插入数据。这样，数据帧的传输延时只取决于硬件传输延时。当某一网段或分支上的最后一个节点检测到开放端口（无下一个从站）时，利用以太网技术的全双工特性，将报文返回给主站。EtherCAT 报文的最大有效数据利用率高达 90% 以上，而由于采用全双工特性，有效数据利用率理论上高于 100 Mbit/s。EtherCAT 主站是网段内唯一能够主动发送 EtherCAT 数据帧的节点，其他节点仅传送数据帧。这一设想是为了避免不可预知的延时，从而保证 EtherCAT 的实时性能。EtherCAT 主站采用标准的以太网介质访问控制器（MAC），无需额外的通信处理器。因此，任何集成了以太网接口的硬件平台都可以实现 EtherCAT 主站，而与所使用的实时操作系统或应用软件无关。EtherCAT 从站设备使用 EtherCAT 从站控制器（ESC）在硬件中高速动态地（on the fly）处理 EtherCAT 数据帧，不仅使网络性能可预测，而且其性能独立于具体的从站设备实施方式。
EtherCAT 协议
EtherCAT 将其报文嵌入到标准的以太网数据帧中（形成 EtherCAT 数据帧）。由于 EtherCAT协议被优化为适用于短周期性的过程数据，因此无需庞大的协议堆栈，例如 TCP/IP 或 UDP/IP。节点之间的以太网 IT 通信可以选择通过邮箱通道实现，而不会影响实时数据传输。EtherCAT 数据帧包含一个或多个 EtherCAT 子报文，子报文头标明了主站设备的访问方式：
读，写，或读-写通过直接寻址访问指定的从站设备，或通过隐式寻址访问多个从站设备
隐式寻址方式主要用于周期性交换的过程数据。每个报文定位到 EtherCAT 网段中过程映像的具体位置，可以为过程映像提供 4 GB 的地址空间。网络启动阶段，在全局地址空间中，为每个从站分配一个或多个地址。如果多个从站设备被分配到了相同的地址域，那么可通过单个报文对其进行寻址。
由于报文中包含了所有的数据访问相关信息，因此主站可决定何时对哪些数据进行访问。例如，主站设备可以使用短循环周期刷新驱动器中的数据，长循环周期采样 I/O 端口，固定的过程数据结构不是必要的。
除了逻辑寻址外，EtherCAT 主站还可以通过设备在网络中的位置寻址从站设备。该方法是在网络启动期间检测网络的拓扑结构，并将其与预期的拓扑结构进行比较。在检查完网络配置后，EtherCAT 主站为每个节点分配一个配置好的节点地址，并通过该固定的地址与节点进行通信。这使得主站可以有针对性地访问某个从站设备，即使网络拓扑结构在运行期间发生改变，例如对于热插拔组。除循环数据之外，其他数据报文可用于实现异步通信或事件驱动的通信。
灵活的拓扑结构
EtherCAT 几乎支持所有的拓扑结构：线型、树型、星型、菊花链型。EtherCAT 使得带有成百上千个节点的纯总线型或线型拓扑结构成为可能，而不受限于级联交换机或集线器。最有效的系统连线方法是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组合：用于创建分支的端口被直接集成到 I/O 模块中，无需专用的交换机或其他有源设备。另外，还可以使用以太网中常用的星型拓扑结构。
模块化、复杂的机器往往需要在运行过程中连接或断开一个网段或独立的节点（热连接）。EtherCAT 从站控制器已经具备了这种热插拔特性的基础。当移除一个相邻站点时，该站点对应的端口会自动关闭，网络的剩余部分继续正常运行。整个检测时间 < 15 μs，从而保证了平稳切换。
有多种灵活的电缆类型可供选择：成本低廉的工业以太网电缆可采用 100BASE-TX 模式（传输信号）连接两个间距长达 100 米的节点。对于节点间距大于 100 米的应用，还可使用光纤（如100BASE-FX）。可以说，以太网的任何线缆类型都适用于 EtherCAT。
EtherCAT 有充足的带宽资源，因此可以通过 EtherCAT 网关集成作为底层总线的传统现场总线系统。这种用法特别有助于从传统网络移植到 EtherCAT 系统的应用，使系统逐步升级到 EtherCAT，并可以继续使用尚不支持 EtherCAT 接口的自动化组件。
EtherCAT 网络可连接多达 65535 个设备，网络容量几乎没有限制。由于实际上节点数量没有限制，可以将模块化设备设计为每个 I/O 片都是一个独立的 EtherCAT 从站。因此无需本地扩展总线，高性能的 EtherCAT 能直达每个模块。因为在总线耦合器上无需网关，所以没有任何延时。
用于高精度同步的分布式时钟
精确同步对于同时动作的分布式过程而言尤为重要。例如，对于执行协同运动的多个伺服轴的应用便是如此。下面将进一步详细解释，在控制单根轴时，准确的时基同样也很重要。
对于完全同步的通信，通信错误会立即影响其同步品质，而与其相比，分布式同步时钟对于通信系统的抖动具有很好的容错性。因此，EtherCAT 采用分布式时钟（DC）的方式同步节点。各个节点的时钟校准完全基于硬件。第一个具有分布时钟功能的从站设备的时间被周期性地发布给系统中的其他设备。采用这样的机制，其它从站时钟可以根据参考时钟精确地进行调整。整个系统的抖动远小于 1 µs，通常在两位数的纳秒范围内。
由于参考时钟发送时间到其他从站设备时产生轻微的传输延时，因此必须能够测量该延时并补偿给每个从站设备，以确保通信的同步性和同时性。可在网络启动期间测量该延时，如有需要，甚至在通信过程中还可以连续不断地进行测量，从而保证各个从时钟彼此之间时差不超过 1 µs。
如果所有节点都具有相同的时间信息，那么它们可以同时触发输出信号，也可以给输入信号附上一个精确的时间戳。对于运动控制而言，除了同步性和同时性外，精确的周期同样重要。在运动控制应用中，速度值通过检测到的位置值计算，因此位置的精确等距测量非常关键（例如，以精确的周期）。此外，分布式时钟的使用也可以减轻主站设备的负担；因为位置测量等动作由本地时钟触发，而不是在接收到数据帧的时候触发，主站设备对数据帧的发送没有那么严格的要求。 这样可以用软件在标准以太网硬件上实现主站堆栈。主站即使是几微秒范围内的抖动也不会降低分布式时钟的精度！由于时钟的精度与何时进行设置无关，因此数据帧的绝对传输时间变得无关紧要。EtherCAT 主站只需确保在从站设备的直流信号触发输出之前及早发送 EtherCAT 报文。
Webinar: Distributed Clocks
诊断和错误定位
传统现场总线的应用经验表明，诊断能力对于机器的可用性和调试时间起着决定性的作用。在故障排除过程中，错误检测和错误定位非常重要。EtherCAT 可以在启动过程中扫描网络拓扑结构，并将其与预期的拓扑结构进行对比。另外，EtherCAT 还在其系统具有许多额外的诊断能力。
每个节点中的 EtherCAT 从站控制器利用校验码对传输的数据帧进行错误检测，只有在数据帧被正确接收之后，从站应用才会得到相关信息。而一旦发现位错误，错误计数器就会自动加 1，后面的节点则会被通知数据帧中包含错误。主站也会检测到数据帧包含错误，并摒弃其中的信息。主站通过分析节点的错误计数器，能够检测到系统中发生错误的最初位置。这相对于传统的现场总线系统而言有很大优势，在传统现场总线中，错误一旦发生就会沿着公用线缆一路传播，而不可能对错误进行定位。EtherCAT 能够检测并定位偶发的干扰，避免对机器运行造成影响。链路丢失计数器功能可以快速定位 EtherCAT 网段中出现松动的连接器。
得益于其独特的运行原理，EtherCAT 具有出色的带宽利用率。采用此种传输方式，EtherCAT 比传统以太网那样每个节点用一个独立帧的传输方式的效率高出数倍。如果使用同一循环周期，在一个 EtherCAT 帧内由于位错误引发干扰的可能性很低。而且，在典型的 EtherCAT 方式中，由于循环周期更短，恢复错误所需要的时间也将明显缩短。因此，在应用中对于主站出现这样的问题也会更为简单。
由于 EtherCAT 使用的是标准以太网数据帧，因此可以借助免费的以太网软件工具记录以太网网络流量。例如，常用的 Wireshark 软件自带用于 EtherCAT 的协议解释器，因此，工作计数器、指令等协议专用的信息，都以纯文本形式显示。然后，主站能够循环确认是否所有节点都在与一致的数据协作。如果工作计数器的值与它应该有的不同，主站不会将这个数据报文的数据传输给控制应用程序。然后，主站设备能够借助来自节点的状态和错误信息以及链接状态，自动检测出造成意外行为的原因。
Webinar: EtherCAT diagnostics
高可用性
对于具备高可用性的机器或设备，当出现线缆损坏或节点故障时，不应影响对某个网段的访问或导致整个网络出现故障。EtherCAT 通过简单的措施实现线缆的冗余性。通过将网络中最后一个节点与主站设备中的以太网端口连接，可以将线型拓扑结构扩展为环型拓扑结构。在需要冗余的情况下，例如当线缆损坏或节点出现故障时，可被主站堆栈中的附加软件检测到。仅此而已，而各节点无需为此而改变，甚至不会“意识到”它们正在冗余线路中运行。
位于从站设备中的链路检测功能会自动地检测并解决冗余问题，且恢复时间不超过 15 µs，因此最多破坏一个通信周期。这意味着即使是周期时间很短的运动控制应用，在线缆损坏时，也可以平稳地继续工作。
使用 EtherCAT 还可以通过热备份实现主站设备的冗余。对于比较脆弱的网络部件，例如通过拖链连接的部件，可以使用分支线缆连接，确保在线缆损坏时，机器的其他部分仍能继续运行。
EtherCAT 发展历程
XFC
XFC 基于高效的控制和通信架构，可以实现 I/O 响应时间 ≤ 100 μs。
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EtherCAT P
全新的单电缆解决方案 — 铺平了无控制柜的自动化之路。
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EtherCAT G
EtherCAT G 基于成功的 EtherCAT 技术运行原理，同时将数据速率提升到 1 Gbit/s 或 10 Gbit/s。
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EtherCAT 技术协会 — ETG
EtherCAT 技术协会（ETG）确保 EtherCAT 技术对所有潜在用户开放。EtherCAT 设备制造商、技术提供商和用户共同推动该技术的发展。他们拥有一个共同目标：保持 EtherCAT 的稳定性和互操作性。ETG 每年都会在欧洲、亚洲和美国举办多次 Plug Fest 活动。Plug Fest 活动聚集 EtherCAT 设备研发者进行测试，以保证设备的互操作性。每个制造商在产品发布前应使用官方 EtherCAT 一致性测试工具对其 EtherCAT 设备进行一致性测试。在成功通过了授权测试实验室的测试后，ETG 将为制造商颁发一致性证书。
ETG 是全球最大的现场总线组织。ETG 官网主页上可以找到所有会员名单。然而，对于 ETG 来说，最重要的并不是会员数量，而是会员的活跃度。EtherCAT 设备的数量和种类都是无可比拟的，同时。在欧洲、亚洲和美国，EtherCAT 采用率都超过了其他工业以太网技术。
里程碑
2003 在汉诺威工业博览会上推出 EtherCAT 技术2003 SPS/IPC/DRIVES 展会期间，EtherCAT 技术协会（ETG）宣布正式成立2005 Safety over EtherCAT 技术被引入市场2007 EtherCAT 成为 IEC 标准2016 EtherCAT P：超高速通信和动力系统整合在一根电缆中2019 EtherCAT G：将性能提升到千兆级别
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TwinCAT通过EtherCAT连接电机驱动器笔记 - 知乎
TwinCAT通过EtherCAT连接电机驱动器笔记 - 知乎切换模式写文章登录/注册TwinCAT通过EtherCAT连接电机驱动器笔记七秒鱼道隐于小成，言隐于荣华安装TwinCAT3运行TwinCAT之前，先把目标驱动器（Elmo、泰科）的.xml复制到TwinCAT的这个目录下C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT运行TwinCAT3，新建工程点击TWINCAT->Show Realtime Ethernet Compatible Devices...在Incompatible devices中选择目标以太网适配器，点击Install。安装成功后可在Installed and ready to use devices中显示驱动器上电。右键左边一栏中的Devices，点击Scan开始扫描。仅勾选EtherCAT设备，点OK默认NC-Configuration点击OK检测到两个Elmo驱动器左侧双击主站Device2，选择Online选项卡，在下面可以看到发送的帧数和丢帧数量如使用NC功能需要进行相关设置，点击TWINCAT->Active Configurationwin10系统可能遇到错误从而无法激活实时配置，需要以管理员方式运行TwinCAT\3.1\目录下的 win8settick.bat文件，然后重启下电脑即可。发布于 2020-09-05 16:02工业自动化控制以太网（Ethernet）工业机械臂赞同 2029 条评论分享喜欢收藏申请
EtherCAT- FECA-01 - EtherCAT (现场总线通信) | ABB
EtherCAT- FECA-01 - EtherCAT (现场总线通信) | ABB
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FECA- 01 EtherCAT适配器模块
F系列FECA-01适配器模块支持CANopen® DSP 402（用于变频器和运动控制的设备配置文件）配置文件或ABB变频器配置文件。FECA- 01实现EtherCAT® 状态机、用以控制访问应用内存的四个同步管理器通道、两个看门狗和指定 EtherCAT®服务、寻址模式和FMMU。
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EL6652-0010 | EtherCAT Terminal, 2-port communication interface, EtherNet/IP, adapter
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EL6652-0010 EtherNet/IP adapter terminal
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X1
X2
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EL6652-0010 EtherNet/IP adapter terminal
1
The EL6652-0010 EtherNet/IP adapter terminal has a switched 2-port Ethernet connection and can thus be operated in a line with further Ethernet/IP nodes. The process data are configured by an EtherCAT master, allowing different process data and different sizes. The EL6652-0010 supports both multicast and unicast connections.
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Technical dataEL6652-0010TechnologyEtherNet/IP adapter terminalNumber of ports/channels2 (switched)Ethernet interface100BASE-TX Ethernet with 2 x RJ45Max. process data size1 kbyte input/1 kbyte output dataCable lengthup to 100 m twisted pairHardware diagnosticsstatus LEDsPower supplyvia the E-busElectrical isolation500 V (E-bus/Ethernet)ProtocolEtherNet/IPConfigurationvia EtherCAT masterCurrent consumption E-bustyp. 400 mASpecial featuresmulticast/unicast connectionWeightapprox. 75 gOperating/storage temperature0…+55 °C/-25…+85 °CRelative humidity95%, no condensationVibration/shock resistanceconforms to EN 60068-2-6/EN 60068-2-27EMC immunity/emissionconforms to EN 61000-6-2/EN 61000-6-4Protect. rating/installation pos.IP20/see documentationApprovals/markingsCE, UL
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Housing dataEL-24Design formcompact terminal housing with signal LEDsMaterialpolycarbonateDimensions (W x H x D)24 mm x 100 mm x 52 mmInstallationon 35 mm DIN rail, conforming to EN 60715 with lockSide by side mounting by means ofdouble slot and key connectionMarking–Wiringspecific push-in connection
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EX-1100 （EtherCAT适配器）
该EtherCAT适配器最大可以支持插接32个IO模块，支持数字量输入输出、模拟量输入输出。
防护等级IP20
支持最大32个IO模块
IO模块种类丰富
IO模块故障告警
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以下产品已通过官方EtherCAT测试中心的认证
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南京德克威尔自动化有限公司
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EtherCAT G — 可实现超快的 I/O 速度
以 100 Mbit/s、1 Gbit/s 和 10 Gbit/s 速度飞速处理报文
EtherCAT G 基于成功的 EtherCAT 技术运行原理，同时将数据速率提升到 1 Gbit/s 或 10 Gbit/s。EtherCAT 协议本身保持不变，和以前一样，网络中的所有设备都会收到由 EtherCAT 主站发送的报文。每个 EtherCAT 从站都会以“on the fly”的方式读取寻址到该设备的数据，并将其需要交换的数据插入到继续向下游传送的帧中；现在，所有这一切都以 1 Gbit/s 或 10 Gbit/s 的速率进行。硬件产生的延迟是造成报文处理延迟的唯一因素。在子网段中的最后一个设备或者末端分支识别到开放端口时，利用以太网物理层的全双工特性将报文传送回主站。
EtherCAT G 和 EtherCAT G10 仍然保持 EtherCAT 的所有特性。带有三个或者四个端口的设备（ 拓扑扩展模块）方便用户灵活配置网络拓扑，并完全满足设备结构的需求。可选的机器模块可通过热连接功能接入系统或者从系统中移除。网络诊断功能可以最小化设备的停机时间并提高可用性。内置的分布式时钟仍可确保设备小于 100 ns 的高精确同步性能。
直达 I/O 层的实时以太网
灵活的拓扑结构出色的诊断功能小于 100 ns 的精确同步性非常简单的组态低系统成本性能卓越集成功能安全特性符合 IEEE-802.3 标准
EtherCAT G：扩展了 EtherCAT 技术的应用领域
为要求严苛的应用领域提供高性能
EtherCAT 分支管理
系统规模从百兆扩展到万兆
为要求严苛的应用领域提供高性能
EtherCAT 分支管理
系统规模从百兆扩展到万兆
高性能，高复杂性 — 1000 个轴的刷新周期为 30 μs，2000 个数字量 I/O 的刷新周期为 15 μs
EtherCAT 技术的出色性能满足了几乎所有行业用户对工业通信的各类需求 — 从高动态机床、复杂的包装系统，到物流中心。机器视觉、状态监测与类似 XTS 及 XPlanar 的创新传输系统都依赖于可靠地将每个节点每个循环产生的几百字节的过程数据进行传输，而这要求循环时间小于等于 1 微秒及高数据带宽。采用 EtherCAT G，诸如上述系统和应用仅需一台 EtherCAT G 主站控制，并同时与其他自动化设备和驱动器进行协同。为 EtherCAT G 开发的最新分支控制器模式可以满足日益增长的对集成大量设备的扩展系统的更短循环周期的需求。如今，即使是更大型的系统也可由一个中央主站进行同步和运行。
测量技术
运动控制
测量技术
超采样技术可以采集更高分辨率的信号，并与控制周期无关采样频率为 100…50 ksamples/s运动控制
大量伺服（耦合）轴的高动态运动控制及精确同步
XFC 极速控制技术
Vision
XFC
极速控制技术I/O 响应时间 < 100 μs采用 EtherCAT G/G10 实现更高分辨率机器视觉
传输由高速帧速率采集到的高分辨率图片过程同步触发图像采集
XTS 磁悬浮输送系统
XPlanar
XTS 磁悬浮输送系统
以非常短的循环时间传输动子的实际位置和设定值（每米 XTS 轨道产生 25 Mbit/s 的数据）XPlanar 平面磁悬浮输送系统
六自由度无限可变定位，要求高数据速率及快速响应时间
EtherCAT 分支管理
在 EtherCAT G 网络中集成百兆设备及网段并行处理各网段数据，显著缩短延迟时间仍然支持通用的诊断和同步功能EtherCAT 是工业自动化行业中领先的通信标准，这意味着今天的设备制造商们可以从广泛的、不同层次的、成千上万的产品中选择互相兼容的设备。设备的兼容性是 EtherCAT G/G10 技术扩展的核心。专门为此而设计的新型分支模型可以将百兆 Ethernet 网段集成到 EtherCAT G 网络中。这些网段中的流量转发基于优先和/或时间驱动。由于每个分支都被认为是一个单独的 EtherCAT 网段，因此报文并不需要顺序通过所有的网段。相反，这些网段被并行处理，显著减少了大型网络的延迟时间。同样，从 EtherCAT G 到 EtherCAT G 分支的结合为应用提供了便利。与 EtherCAT 一样，分支控制器可以通过 EtherCAT 主站进行配置，而无需使用其他配置工具。分支控制器支持诊断和分布式时钟同步功能，并透明地将数据转发到所连接的网段中。在创建网络拓扑时，具有多路分支的分支控制器为用户提供了极大的灵活性，任何现有的 EL、ELX 及 ELM 端子模块都可以通过 EtherCAT G 耦合器的 E-bus 端轻松接入系统。
系统规模从百兆扩展到万兆
任何配置有标准千兆网口的倍福工业 PC 都可以作为 EtherCAT G 主站。TwinCAT 负责端口控制，对于用户来说，这与之前的应用并没有什么区别。EtherCAT 和 EtherCAT G 通过一个 1 个端口的 CU1411 分支控制器实现互连。分支可以以百兆速率或者千兆速率运行，具体取决于其所连接的设备。
8 端口的分支控制器 CU1418 可以支持更多数量的分支，因此也支持更多种类的拓扑结构。此外，最多可以支持 8 个分支作为独立的 EtherCAT 或者 EtherCAT G 网段运行，并确保即使在连接大量设备下仍然具有较短的循环时间。而 EtherCAT G 拓扑扩展模块 CU1423 被设计为在不改变传输速率的情况下扩展给定网段的网络拓扑结构，它也可以支持没有分支的功能。在搭建一个 EtherCAT G 网络时，可以使用 EtherCAT G 耦合器 EK1400 连接所有倍福的 EtherCAT 端子模块。此外，通过使用 EK1110 扩展模块可以扩展总线节点并作为 EtherCAT 网段独立运行。
用例 1：采用了 128 个伺服轴的大型机器网络
每个轴 8 byte输入数据/8 byte 输出数据每个周期 1024 byte 输入/输出数据
EtherCAT 总线型拓扑结构 — 详细视图
1 x 100 Mbit/s EtherCAT 网络，带 128 个伺服驱动器
通信时间：237 μs
EtherCAT G 总线型拓扑结构 — 详细视图
1 x 1 Gbit/s EtherCAT 网络，带 128 个伺服驱动器
通信时间缩短至 150 μs
带 100 Mbit/s 分支的 EtherCAT G — 详细视图
8 个 100 Mbit/s EtherCAT 网段，每个网段带 16 个伺服驱动器
并行处理各网段数据，显著缩短通信时间：49 μs
带 1 Gbit/s 分支的 EtherCAT G — 详细视图
8 个 1 Gbit/s EtherCAT G 网段，每个网段带 16 个伺服驱动器
EtherCAT G 网段可以进一步缩短通信时间：34 μs
用例 2：测量技术，状态监测
200 个通道，±10 V 模拟量输入，每个通道采样速率 100,000 Hz（测量间隔10 μs），周期时间 1 ms需要占用 322 Mbit/s 用户数据带宽
配备 EtherCAT 主站的解决方案 — 详细视图
4 x 100 Mbit/s EtherCAT 网段，每个网段有 26 个 EL3702 端子模块和 8 个 1313 字节的报文
每个网段的带宽利用率为 88 %
配备 EtherCAT 主站的解决方案
4 x 100 Mbit/s EtherCAT 网段每个网段带有 26 个 EL3702 端子模块和8 个 1313 byte报文
配备 EtherCAT G 主站的解决方案 — 详细视图
EtherCAT G 耦合器 EK1400 替代 EK1100 总线耦合器，配备标准 EtherCAT I/O 端子模块（EL3702）的网段，通信时间：812 μs
已使用 350 Mbit/s 带宽，剩余 650 Mbit/s 带宽
配备 EtherCAT G 主站的解决方案
一个 EtherCAT G 网段EtherCAT G 耦合器 EK1400 替代 EK1100 总线耦合器配备标准 EtherCAT IO 端子模块（EL3702）的网段通信时间：812 μs
EtherCAT G 产品
EK1400 | EtherCAT G 耦合器
EK1400 EtherCAT G 耦合器用于连接 EtherCAT G 与 EtherCAT 端子模块（ELxxxx）。一个站点由一个 EK1400 耦合器、任意数量的 EtherCAT 端子模块、一个 EL9011 总线末端端子模块或一个 EtherCAT 扩展端子模块 EK1110 组成。耦合器具有与分支控制器相同的功能。
更多信息
CU1411 | Infrastructure, 1-port branch controller, EtherCAT G, 24 V DC, RJ45
The EtherCAT G branch controllers enable transparent conversion of transmission rates of EtherCAT G and EtherCAT. The CU1411 has two marked ports for integration into an EtherCAT G network. An EtherCAT and/or EtherCAT G segment can be coupled via a further branch port.
更多信息
CU1418 | Infrastructure, 8-port branch controller, EtherCAT G, 24 V DC, RJ45
The EtherCAT G branch controllers enable transparent conversion of transmission rates of EtherCAT G and EtherCAT. The CU1418 has two marked ports for integration into an EtherCAT G network. Eight EtherCAT and/or EtherCAT G segments can be coupled via a further branch port.
更多信息
CU1423 | Infrastructure, 3-port junction, EtherCAT G, 1 Gbit/s, 24 V DC, RJ45
The 3-way EtherCAT G junction enables topology expansions without changes in transmission rates. Line, tree or star – EtherCAT G supports almost any topology. The 3-port CU1423 EtherCAT G junction provides a compact solutions to cascade an EtherCAT network.
更多信息
FB1400 | EtherCAT G piggyback controller board
The EtherCAT G piggyback controller board offers a complete EtherCAT G connection based on a reloadable FPGA. The FB1400 is suitable for EtherCAT G connections. It is compatible with the EL9820 EtherCAT evaluation kit.
更多信息
FB1450 | EtherCAT G10 piggyback controller board
The EtherCAT G piggyback controller board offers a complete EtherCAT G connection based on a reloadable FPGA. The FB1450 is suitable for EtherCAT G10 connections. It is compatible with the EL9820 EtherCAT evaluation kit.
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电源触点
输入
电源触点
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Link/Act Out
EtherCAT 信号输出
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ID switch
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EK1101 | 带 ID 拨码开关的 EtherCAT 耦合器
2
EtherCAT 耦合器 EK1101 用于连接 EtherCAT 现场总线协议与 EtherCAT 端子模块。该耦合器将来自 Ethernet 100BASE-TX 的传递报文转换为 E-bus 信号。一个站点由一个耦合器和任意数量的 EtherCAT 端子模块组成，这些端子模块会被自动检测并单独显示在过程映像中。 功能特点： 连接技术：2 个 RJ45 接口 连接长度：最长 100 米 3 个 ID 拨码开关，用于实现各种可变拓扑结构 整个系统中的 EtherCAT 端子模块数量：最多 65,535 个 EK1101 带 2 个 RJ45 接口和 3 个十六进制的 ID 拨码开关。上端以太网接口用于将耦合器连接至网络；下端接口用于连接同一网段中的其它 EtherCAT 设备。通过十六进制 ID 拨码开关可以给一组 EtherCAT 组件分配一个唯一的 ID。并可以将该组设备放置在 EtherCAT 网络中的任何位置。因而，可轻松实现各种可变拓扑结构。此外，EtherCAT 拓扑扩展模块或 EtherCAT 扩展模块可用于扩展或设置线型或星型拓扑结构。 耦合器带有 24 V 系统和现场电源， 其中后续模块通信所需的电流来自系统电源。耦合器具有最大 5 V/2 A 的系统供电能力。如果需要更大的电流，则需要增加 EL9410 等供电端子模块。通过电源触点最多可为各 I/O 组件提供 10 A 的供电。
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技术参数EK1101EtherCAT 系统内的任务连接 EtherCAT 端子模块（ELxxxx）与 100BASE-TX EtherCAT 网络，带身份验证功能数据传输介质以太网/EtherCAT 电缆（最低 Cat. 5），屏蔽型站点之间的距离最长 100 米（100BASE-TX）EtherCAT 端子模块数量最多 65,534 个外设信号类型/数量最大 4.2 GB 可寻址 I/O 接点可配置 ID 数量4096协议EtherCAT延迟约 1 µs数据传输速率100 Mbit/s总线接口2 个 RJ45电源24 V DC（-15 %/+20 %）Us 电流消耗70 mA +（E-bus 总电流/4）Up 电流消耗负载E-bus 供电电流2000 mA电源触点最大 24 V DC/最大 10 A电气隔离500 V（电源触点/电源电压/Ethernet）重量约 105 g工作/储藏温度-25…+60 °C/-40…+85 °C抗电磁干扰/抗电磁辐射性能符合 EN 61000-6-2/EN 61000-6-4 标准相对湿度95 %，无冷凝抗振/抗冲击性能符合 EN 60068-2-6/EN 60068-2-27 标准防护等级/安装位置IP20/可变认证/标记CE、UL、ATEX、IECEx、DNV GL、cFMus防爆标志ATEX：
II 3 G Ex nA IIC T4 Gc
IECEx：
Ex ec IIC T4 Gc
cFMus：
Class I，Division 2，Groups A、B、C、D
Class I，Zone 2，AEx ec IIC T4 Gc
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外壳数据EK-44-8 针外观样式紧凑型端子模块外壳，带 LED 信号指示灯材料聚碳酸脂外形尺寸（W x H x D）44 mm x 100 mm x 68 mm安装方式安装在 35 毫米带锁 DIN 导轨上，符合 EN 60715 标准并排安装方式双插槽和键连接标签BZxxx 系列标签接线实心导线（s），软导线（st）和线鼻子（f）：用螺丝刀驱动弹簧导线横截面积s*：0.08...2.5 mm²、
st*：0.08...2.5 mm²、
f*：0.14...1.5 mm²导线横截面积 AWGs*：AWG 28...14、
st*：AWG 28...14、
f*：AWG 26...16剥线长度8…9 mm电源触点电流负载Imax:10 A
*s：实心线；st：绞线；f：带线鼻子
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