EtherCAT – это просто
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) - это промышленный протокол связи, используемый в автоматизации управления и передачи данных в промышленных системах. Он основан на стандарте Ethernet, но обеспечивает высокую скорость, надежность и точность передачи данных.
EtherCAT был разработан немецкой компанией Beckhoff Automation в 2003 году и быстро стал популярным протоколом в промышленности благодаря своим преимуществам. В настоящий момент протокол является открытым и его поддержкой занимается международная компания EtherCAT Technology Group.
Основным преимуществом протокола EtherCAT является скорость передачи информации. Так как размер стандартной посылки Ethernet предполагает передачу большого объёма данных, то для применения в автоматизации, где данных передаётся относительно немного, можно разместить телеграммы для всех ведомых устройств в одной посылке. Именно так и устроен протокол EtherCAT. Это позволяет послать управляющее воздействие сразу на все устройства и получить у них данные за одну посылку. При этом подчинённые устройства должны иметь возможность считать посылку от мастера, записать в неё свою информацию и отправить посылку дальше по сети в одно действие. Это достигается применением специализированных ASIC микросхем. При этом ведущее устройство может быть построено на основе обычных сетевых карт промышленного или даже бытового назначения.
Принцип использования одной телеграммы для всех предполагает, что все устройства в сети EtherCAT должны обрабатывать телеграмму последовательно. Несмотря на это EtherCAT поддерживает несколько различных топологий, таких как шина, дерево, звезда, и даже кольцо. Обычно каждое подчинённое устройство имеет два специализированных порта EtherCAT (вход и выход). Это означает, что для организации шинной топологии не нужны никакие дополнительные сетевые устройства. Это обеспечивает простоту и надежность соединения, а также упрощает добавление или удаление устройств. Звездообразную и древообразную топологии удобно применять в случаях большого удаления групп устройств друг от друга. Для организации сети с такими топологиями нужны специализированные сетевые коммутаторы Кольцевая топология обеспечивает отказоустойчивость и поддержание работоспособности сети даже при физическом обрыве соединительного кабеля.
Высокая скорость передачи данных позволяет использовать протокол EtherCAT в системах управления быстрыми процессами. Например, для управления многоосевыми сервосистемами. Сервоприводы - это приводы, работающие в следящей системе регулирования. Они используются для управления движением в промышленных установках, механизмах и роботах. EtherCAT предоставляет низкую задержку и высокую надёжность передачи данных, что делает возможным управление сложными кинематическими системами, чувствительными к точности синхронизации движения.
Такие высокие характеристики протокола EtherCAT обеспечиваются сложной структурой и производительным аппаратным обеспечением. При этом, для пользователя, использование этого протокола в системах управления не представляет никакой сложности. Адреса устройств в сети выставляются автоматически, а производители приборов, поддерживающих EtherCAT всегда предоставляют структурный XML файл для обеспечения совместимости устройств различных вендоров.
Рассмотрим настройку протокола на примере системы, состоящей из контроллера HCQ0-1200, модуля HCQX-ID16 и сервоусилителя Y7S, производства компании HCFA.
Для обеспечения совместимости с протоколом EtherCAT, в среду разработки прикладных программ для ПЛК, сначала необходимо загрузить структурные XML файлы каждого из используемых устройств. Эти файлы производитель предоставляет общим архивом, так как загрузить их можно сразу целым списком.
Для установки xml файлов зайдём в репозиторий устройств и в открывшемся окне нажмём кнопку «Установить» (Install):
После этого в дереве проекта необходимо добавить поддержку программной реализации ведущего устройства (EtherCAT Master SoftMotion). Для этого, нажмём правой кнопкой мыши на иконку ПЛК и выберем «Добавить устройство» (Add Device):
Далее, в открывшемся окне выберем ведущее устройство EtherCAT с возможностью управления движением и нажмём кнопку «Добавить устройство» (Add Device):
Когда EtherCAT Master добавлен в проект и сеть физически собрана, можно подключиться к ПЛК и просканировать сеть на наличие устройств. Для этого кликнем правой кнопкой мыши по EtherCAT Master SoftMotion и выберем пункт «Scan for Devices»:
Устройства получат адреса и будут распознаны автоматически. Добавить все устройства в проект можно кнопкой «Copy All Devices to Project».
На этом настройка протокола закончена и можно приступать непосредственно к работе с устройствами.
В заключении, протокол EtherCAT – это мощный инструмент, широко применяемый в различных сферах промышленной автоматизации. Его сложная структура позволяет осуществлять обмен данными с высокой скоростью, имеет глубокие возможности самодиагностики и может быть реализована в сетях различных топологий. А так как большинство процессов передачи и обработки информации автоматизировано на аппаратном уровне, применение данного протокола очень просто для конечного пользователя.
Более подробную информацию можно найти на нашем сайте.
