EtherCAT EtherCAT技術突破了其他以太網解決方案的系統限制：通過該項技術，無需接收以太網數據包，將其解碼，之后再將過程數據復制到各個設備。EtherCAT從站設備在報文經過其節點時處理以太網幀：嵌入在每個從站中的FMMU（現場總線存儲管理單元）在幀經過該節點時讀取相應的編址數據，并同時將報文傳輸到下一個設備。同樣，輸入數據也是在報文經過時插入至報文中。整個過程中，報文只有幾納秒的時間延遲。  

主站方面也非常經濟，商用的標準網卡（NIC）或任何主板集成的以太網控制器可以用作硬件接口。這些接口的共性就是數據通過DMA（直接內存讀取）傳輸至PC，即網絡讀取時無需占用CPU資源。 協議 EtherCAT協議在以太網幀內采用的以太類型。采用這種以太類型即可允許在以太網幀內直接傳輸控制數據，而無需重新定義標準以太網幀。該以太網幀可由多種子報文組成，每個子報文服務于邏輯過程映像區的特定內存區，該區域zui大可達4GB。數據序列是獨立于物理順序的，所以以太網端子模塊的編址可以隨意排序。從站之間的廣播，多播和通訊也可得以實現。  

當EtherCAT組件與主站控制器運行在同一個子網，或者在控制軟件直接讀取以太網控制器時，可以使用以太網幀直接傳輸數據。 然而，EtherCAT不于單個子網的應用。EtherCAT UDP將EtherCAT協議封裝為UDP/IP數據報文，這就意味著，任何以太網協議堆棧的控制均可編址到EtherCAT系統之中，甚至通訊還可以通過路由器跨接到其它子網中。在這種情況下，系統性能顯然取決于控制器及其以太網協議的實時性能。EtherCAT網絡本身的響應時間幾乎不受影響：UDP數據幀只需要在*個站點解包。  

性能 EtherCAT使網絡性能達到了一個新高度。借助于從站節點中的FMMU和網絡控制器主站的直接內存存取，協議的處理過程*在硬件中完成。整個協議的處理過程都在硬件中得以實現，因此，*獨立于協議堆棧的實時運行系統、CPU 性能或軟件實現方式。1000個I/O的更新時間只需30 s。單個以太網幀zui多可進行1486字節的過程數據交換，幾乎相當于12000個數字輸入和輸出，而傳送這些數據耗時僅為 300 s.  100個伺服軸的通訊也僅為100s。在此期間，系統更新帶有命令值和控制數據的所有軸的實際位置及狀態，分布時鐘技術使軸的同步偏差小于1微秒。而即使是在保證這種性能的情況下，帶寬仍足以實現異步通訊，如TCP/IP、下載參數或上載診斷數據。

超高性能的EtherCAT技術可以實現傳統的現場總線系統無法迄及的控制理念。例如，以太網系統現在不僅可以處理速度控制，也可用于分布式驅動的電流控制。巨大的帶寬可以實現每個數據信息與其狀態信息同時傳輸。EtherCAT使通訊技術和現代工業PC所具有的*計算能力相適應，總線系統不再是控制理念的瓶頸，分布式I/O可能比大多數本地I/O接口運行速度更快。 EtherCAT取代PCI 由于主板集成了以太網卡，用于接口卡的插槽不再是必要條件。

隨著PC組件急劇向小型化經濟化方向發展，工業PC的體積日趨取決于插槽的數目。而快速以太網的帶寬和EtherCAT通訊硬件的過程數據長度則為該領域的發展提供了新的可能性：IPC 中的傳統接口現在可以轉變為集成的EtherCAT接口端子。除了可以對分布式I/O進行編址，還可以對驅動和控制單元以及現場總線主站、快速串行接口、網關和其它通訊接口等復合系統進行編址。即使是其他無協議限制的以太網設備變體，也可以通過分布式交換機端口設備進行連接。由于一個以太網接口足以滿足整個外圍設備的通訊要求，因此，這不僅極大地精簡了IPC主機的體積，而且也降低了IPC主機的成本。 拓撲結構 EtherCAT幾乎支持任何拓撲類型，包括線型、樹型、星型等。通過現場總線而得名的總線結構或線型結構也可用于以太網，并且不受限于級聯交換機或集線器的數量。zui有效的系統連線方法是線型、分支或樹叉結構的組合拓撲。因為所需接口在I/O 模塊等很多設備中都已存在，所以無需附加交換機。當然，仍然可以使用傳統的、基于以太網的星型拓撲結構。  

還可以選擇不同的電纜以提升連線的靈活性：靈活、經濟的標準超五類以太網電纜可采用100BASE-TX模式或E-Bus（LVDS）傳送信號。塑封光纖（PFO）則可用于特殊應用場合。還可通過交換機或介質轉換器實現不同以太網連線（如：不同的光纖和銅電纜）的完整組合。 根據對距離的要求，可選擇快速以太網的物理層或E-bus作為物理介質。快速以太網物理層允許兩個設備之間的zui大電纜長度為100米，而E-Bus可連接zui大距離為10米。由于連接的設備數量可高達65535，因此，網絡的容量幾乎沒有限制。 分布時鐘 同步對于同時動作的分布式過程而言尤為重要。

例如，幾個伺服軸同時執行協調運動時，便是如此。 zui有效的同步方法是排列分布時鐘（請參閱IEEE 1588標準[6]）。與*同步通訊中通訊出現故障會立刻影響同步品質的情況相比，分布排列的時鐘對于通訊系統中可能存在的相關故障延遲具有*的容錯性。 采用EtherCAT，數據交換就*基于“父”“子”時鐘的純硬件機制。由于通訊采用了邏輯環結構 （借助于全雙工快速以太網的物理層），主站時鐘可以簡單、地確定各個從站時鐘傳播的延遲偏移。分布時鐘均基于該值進行調整，這意味著可以在網絡范圍內使用非常的、小于1 微秒的、確定性的同步誤差時間基。

此外，高分辨率的分布時鐘不僅可以用于同步，還可以提供數據采集的本地時間信息。當采樣時間非常短暫時，即使是出現一個很小的位置測量瞬時同步偏差，也會導致速度計算出現較大的階躍變化，例如，運動控制器通過順序檢測的位置計算速度便是如此。而在EtherCAT中，引入時間戳數據類型作為一個邏輯擴展，以太網所提供的巨大帶寬使得高分辨率的系統時間得以與測量值進行鏈接。這樣，速度的計算就不再受到通訊系統的同步誤差值影響，其精度要高于基于自由同步誤差的通訊測量技術。

熱連接 熱連接功能能夠使網絡的各部分相連，并且解耦或重新自由配置；所提供的靈活響應特性，改變了很多應用需要在運行時變更I/O配置的需求。

例如，具備變更特性的處理中心，裝備傳感器的工具系統，或者智能化的傳輸設備，靈活的工件執行器等。EtherCAT系統考慮到了這些需求：任意配置。 EtherCAT功能安全 傳統上，安全功能是獨立于自動化網絡實現的，使用硬件或專門的安全總線系統。EtherCAT安全功能使安全相關通信和控制通信可以在同一網絡上實現。

安全協議基于EtherCAT應用層，而不會影響底層運行。它由IEC61508標準認證，并滿足整體安全等級（SIL）3。數據長度是可變的，所以可以用于安全I/O和安全伺服驅動技術。和其它EtherCAT數據相同，安全數據可以不使用安全路由器或網關傳輸。*符合EtherCAT功能安全認證的產品已經上市。Safety over EtherCAT協議符合IEC 61748-3標準中的FSCP 12（功能安全通訊設備行規）。

開放性 EtherCAT技術是*兼容以太網并真正開放的。該協議可與其他提供各種服務的以太網協議并存，并且所有的協議都并存于同一物理介質中——通常只會對整個網絡性能有很小程度的影響。標準的以太網設備可通過集線器端子連接至一個EtherCAT系統，該端子并不會影響循環時間。

配備傳統現場總線接口的設備可通過EtherCAT現場總線主站端子的連接集成到網絡中。UDP協議變體允許設備整合于任何插槽接口中。EtherCAT技術組確保每個感興趣的組織可以實施并使用該項網絡。EtherCAT協議將在作出zui后的技術規范后發布。

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