EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) – это стандарт промышленной сети, разработанный компанией Beckhoff (Германия) в 2003 г. На сегодняшний день представляет собой один из самых быстродействующих протоколов передачи данных. Типовое время цикла для EtherCAT составляет от 50 до 250 мкс. Относится к семейству Industrial Ethernet, используется для распределенного управления в реальном времени.
Особенности работы EtherCAT
В отличие от обычной концепции работы Ethernet «запрос-ответ», когда устройство в сети получает пакет данных, обрабатывает его и отсылает ответ, технология EtherCAT использует другой подход, называемый – «обработка на лету». Как это работает:
- Мастер (ведущее устройство) отправляет другим подключенным к сети подчиненным устройствам датаграмму (пакет данных)
- устройство считывает заголовок пакета, с его помощью распознает EtherCAT пакет и сразу начинает его обработку
- «на ходу» проводит прием и замену нужных битов, отправляя пакет следующему элементу сети
- так датаграмма проходит последовательно через все устройства сети и возвращается к мастеру
Такой подход позволяет получить время цикла в диапазоне микросекунд, что является одним из самых высоких показателей среди других решений, основанных на промышленном Ethernet.
Преимущества технологии EtherCAT
- Ethernet-протокол реального времени на всех уровнях с высокими показателями производительности
- полная совместимость со стандартным сетевым оборудованием Ethernet
- эффективное использование пропускной способности канала Ethernet
- гибкая топология
- низкие затраты на реализацию системы
- совместимость с действующими промышленными шинами
Внедрение EtherCAT в промышленности
Существуют отрасли в промышленности, в которых критически важно обеспечить время цикла менее 1 мс. Например, быстрые процессы в энергетике – контроль и регулирование электрических величин: тока, напряжения, мощности, частоты и фазы. Также важно обеспечить скорость регистрации аварийных ситуаций и технологические защиты на генерирующих станциях или высоковольтных инверторных установках.
Еще один пример быстрых процессов - управление многоосевым перемещением в системах ЧПУ при высокой скорости перемещения режущего инструмента и высокими требованиями к точности позиционировании и синхрониации. Ниже представлен некоторый перечень областей применения технологии EtherCAT:
- робототехника, обработка металлов или литье металлов под давлением, станкостроение, приборостроение
- контроль физических процессов, а также их регулирование с обеспечением высокой безопасности данных
- организация работы измерительных систем, где требуется высокая точность, синхронность и использование нескольких каналов передачи и обработки данных
