為激活更豐富的EtherCAT應(yīng)用場(chǎng)景和創(chuàng)新產(chǎn)品，ZLG致遠(yuǎn)電子研發(fā)團(tuán)隊(duì)推出系統(tǒng)的EtherCAT主站解決方案，本篇將從軟硬件方面詳細(xì)介紹EtherCATNET－100M主站控制設(shè)備。

EtherCAT是當(dāng)今主流的高速現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案，也是工業(yè)4.0智能制造的先進(jìn)技術(shù)核心?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)適合于大數(shù)據(jù)量傳輸，但不適合于測(cè)控工程領(lǐng)域中的確定性進(jìn)程通訊以及高速數(shù)據(jù)傳輸。因此，EtherCAT的設(shè)計(jì)目標(biāo)是支持標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，并且能夠以最小的硬件成本在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域開(kāi)展使用，更新周期快，穩(wěn)定性高。

致遠(yuǎn)電子EtherCAT主站性能如何？

EtherCATNET－100M是一款多功能以太網(wǎng)轉(zhuǎn)EtherCAT主站設(shè)備，EtherCAT總線傳輸速率可達(dá)100Mb／s，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，具有高性能、高傳輸速度、高可靠性通訊等優(yōu)點(diǎn)。集成2路EtherCAT接口，具有線纜冗余的機(jī)能。

圖1 EtherCATNET－100M

EtherCAT主站產(chǎn)品功能特性概覽：

支持多達(dá)32軸同步和1024個(gè)EtherCAT I／O應(yīng)用；

運(yùn)動(dòng)控制伺服通訊周期不超過(guò)500us，I／O主站資料更新周期不超過(guò)200us；

采用大規(guī)?？?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/1315/" target="_blank">編程器件FPGA實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用以太網(wǎng)MAC以優(yōu)化實(shí)時(shí)性能；

豐富的外設(shè)接口：主站集成1路千兆通用以太網(wǎng)接口、2路專(zhuān)用EtherCAT接口、1路CAN（FD）接口、2路USB2．0接口、1路HDMI接口、1路RS－232接口、1路SD卡接口、2路DI／DO數(shù)字輸入輸出；

采用4GB工業(yè)級(jí)EMMC，掉電非易丟失數(shù)據(jù)；

內(nèi)置RTC，斷電可完成計(jì)時(shí)或事件記錄功能；

寬輸入9－48V直流供電電壓，額定功耗6W；

工作溫度：－40℃～＋85℃。

主站系統(tǒng)構(gòu)成

EtherCATNET－100M可快速實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站控制通訊，集成1路千兆通用以太網(wǎng)接口、2路專(zhuān)用EtherCAT接口、1路CAN（FD）接口、1路HDMI接口、1路SD卡接口、2路DI／DO數(shù)字輸入輸出等。豐富的外設(shè)接口可實(shí)現(xiàn)更智能化的EtherCAT主站控制。

圖2 主站系統(tǒng)構(gòu)成

環(huán)型拓?fù)淙哂嗉夹g(shù)

冗余以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括環(huán)型、網(wǎng)絡(luò)型和混合型拓?fù)洌瑢?duì)于一般的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)，可直接用較為簡(jiǎn)單實(shí)用的環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。EtherCAT主站提供兩路EtherCAT專(zhuān)用網(wǎng)口，在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，將LAN1接到從站（ESC）節(jié)點(diǎn)1的IN口，然后從站節(jié)點(diǎn)1的OUT口接到下一個(gè)從站節(jié)點(diǎn)的IN口，依次連接，直到最后一個(gè)從站節(jié)點(diǎn)連接到EtherCAT主站的LAN2口，如下圖所示。由于ESC從站控制器具有自動(dòng)回環(huán)功能，當(dāng)環(huán)形結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)單點(diǎn)故障時(shí)，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)信息流能在故障斷點(diǎn)處自動(dòng)回環(huán)，主站仍然可以與各個(gè)從站保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，大大增強(qiáng)了EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的可靠性與可維護(hù)性。

圖3 環(huán)型拓?fù)淙哂嗉夹g(shù)

搭載HDMI和CANFD接口，滿足更多應(yīng)用需求

EtherCATNET－100M設(shè)備提供1路HDMI接口，用于與人機(jī)界面或PC顯示器的接口通信，接口物理形式為HDMI－Type A。HDMI接口特點(diǎn)與電氣參數(shù)：

高清晰、無(wú)損壓縮的數(shù)字信號(hào)傳輸，其分辨率達(dá)到1280x720；

支持HDMI 2．0向下兼容版本規(guī)范；

支持EDID和DDC2B標(biāo)準(zhǔn)；

支持熱插拔；

具有更好抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)10m無(wú)增益?zhèn)鬏敗?/p>

設(shè)備提供1路隔離CAN（FD）接口，接口物理形式為DB9插座。支持CAN波特率40K～5Mbps，支持CAN、CANFD ISO或CANFD Non－ISO多種控制器類(lèi)型，內(nèi)置軟件設(shè)置CAN（FD）通道120歐姆終端電阻使能開(kāi)關(guān)。可高效進(jìn)行CAN FD總線二次開(kāi)發(fā)，滿足多總線應(yīng)用需求。

圖4 CANFD接口應(yīng)用

化繁為簡(jiǎn)的函數(shù)庫(kù)

EtherCAT主站庫(kù)以Linux下動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（so）的方式提供，可以實(shí)現(xiàn)EtherCAT主站控制等功能。主站可以通過(guò)函數(shù)庫(kù)啟動(dòng)主站RPC服務(wù)器，RPC客戶端可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到主站RPC服務(wù)器，控制主站完成EhterCAT相關(guān)的功能。函數(shù)庫(kù)包含zecm．h頭文件和libzecm．so動(dòng)態(tài)連接庫(kù)文件。zecm．h文件包含了EtherCAT主站的數(shù)據(jù)類(lèi)型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及函數(shù)聲明，用戶開(kāi)發(fā)自定義主站需要配置交叉編譯環(huán)境，將編譯好的程序下載到主站上，在主站運(yùn)行編譯后的程序以完成EtherCAT的通信控制功能。

圖5 豐富的函數(shù)庫(kù)

傳統(tǒng)復(fù)雜的函數(shù)，精煉為如下9條簡(jiǎn)單易用的函數(shù)庫(kù)：

EcatMasterLibInit，EtherCAT主站庫(kù)初始化；

EcatMasterLibExit，釋放EtherCAT主站庫(kù)；

EcatSimpleStart，啟動(dòng)主站和RPC服務(wù)器；EcatSimpleStop，停止主站和RPC服務(wù)器；

EcatRequestMasterState，發(fā)送網(wǎng)絡(luò)管理命令；

EcatGetMasterState，獲取主站當(dāng)前狀態(tài)；

EcatGetSlaveState，獲取從站當(dāng)前狀態(tài)；

EcatSetExtCtrlTaskHandler，設(shè)置用戶過(guò)程數(shù)據(jù)回調(diào)函數(shù)；

EcatResetExtCtrlTaskHandler，復(fù)位用戶過(guò)程數(shù)據(jù)回調(diào)函數(shù)；

EcatCoeSDODownload，SDO下載；EcatCoeSDOUpload ，SDO上傳。

技術(shù)一圖看懂主站運(yùn)行流程

主站可以運(yùn)行用戶編寫(xiě)的程序，主站程序運(yùn)行一般遵循的流程如下。

圖6 主站運(yùn)行流程圖

責(zé)任編輯：PSY