雖然傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet、SERCOS等）或多或少也能夠提供安全快速的數(shù)據(jù)傳輸，但它們在速度、整體生產(chǎn)力、可靠性和實時傳輸?shù)忍厥饪紤]因素方面不如EtherCAT技術。EtherCAT的出現(xiàn)有利于突破傳統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的瓶頸，因為它允許通過使用共享內(nèi)存與應用程序直接交換數(shù)據(jù)，僅需使用標準網(wǎng)絡適配器便能夠滿足需求，而無需額外的硬件。

EtherCAT：以太網(wǎng)控制自動化技術

EtherCAT技術工作原理

此過程利用以太網(wǎng)的全雙工模式，允許雙向獨立通信，可以在主站設備和由一個或多個從站設備組成的EtherCAT網(wǎng)段之間建立無需切換的直接通信，這體現(xiàn)了EtherCAT操作原理的靈活性。

Advantages

EtherCAT核心特性

NO.1 靈活的拓撲結(jié)構(gòu)

EtherCAT網(wǎng)絡能夠支持高達65,535個設備，且對其拓撲結(jié)構(gòu)沒有限制，可以采用線型、樹型、星型等多種方式。

NO.2 高性能

由于EtherCAT協(xié)議的特定功能及其在拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)字映射方面的靈活性，因此，這項高性能的技術可以極大地提高生產(chǎn)力，例如通過直接內(nèi)存訪問(DMA)，數(shù)據(jù)能夠以最少的CPU使用率傳輸，從站自己讀寫數(shù)據(jù)，且只有一個報文返回給主站處理，進而釋放主站資源。

NO.3 低成本

EtherCAT是一種實時工業(yè)以太網(wǎng)技術，無需配置在主站、協(xié)處理器的特殊插件卡，也無需大量的處理能力，或大量處理能力的特殊插件卡，這項不依賴于集線器和交換機的標準以太網(wǎng)協(xié)議便是連接的唯一條件。

NO.4 易于集成

可以通過網(wǎng)關使用CAN、CANopen、EtherNET/IP等現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)，或通過MailboxoverUDP、MailboxoverTCP第三方工具。

虹科KPA EtherCAT Master協(xié)議棧

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帶捆綁模塊的虹科KPAEtherCAT Master主站架構(gòu)圖

說明/Explanation

應用程序

這是一個調(diào)用主 API 函數(shù)的單獨進程。應用程序通過 API 對 Master 進行幾乎完全的控制：啟動/停止 Master、進行配置、更新 PI 等。

API

允許配置和管理 EtherCAT 總線的用戶應用程序編程接口 (API)

RPC服務器

RPC 服務器負責與遠程客戶端（例如，與 KPA EtherCAT Studio）建立連接并將請求轉(zhuǎn)發(fā)到 EtherCAT 主堆棧核心。它支持用戶到用戶和用戶到內(nèi)核模式（通過 IOCtl 調(diào)用）模式。

過程映像

過程映像由影子緩沖區(qū)（即直接向/從網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)）和活動緩沖區(qū)（即包含從/向 KPA EtherCAT 主站客戶端接收/發(fā)送的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)）組成

處理任務（外部任務）

實現(xiàn)特定應用控制算法的回調(diào)函數(shù)。每次重復 PI 更新（高優(yōu)先級）循環(huán)時都會調(diào)用此回調(diào)函數(shù)。

幀調(diào)度器

組裝 EtherCAT 幀并根據(jù)其優(yōu)先級將它們轉(zhuǎn)發(fā)到 EtherCAT 網(wǎng)絡驅(qū)動程序的模塊。

EtherCAT 網(wǎng)絡驅(qū)動程序

RPC 服務器負責與遠程客戶端（例如，與 KPA EtherCAT Studio）建立連接并將請求轉(zhuǎn)發(fā)到 EtherCAT 主堆棧核心。它支持用戶到用戶和用戶到內(nèi)核模式（通過 IOCtl 調(diào)用）模式。

線程、互斥體、定時器等

處理線程、定時器、互斥體的依賴于操作系統(tǒng)的函數(shù)的包裝器。

NIC及其驅(qū)動程序

網(wǎng)絡接口卡是一種物理設備，用于向/從 EtherCAT 網(wǎng)絡發(fā)送/接收幀。

遠程客戶端

包括虹科KPA EtherCAT Studio和其他兼容程序

虹科KPA EtherCAT Master的主要功能包括通過 UDP 對智能從站進行集中參數(shù)化、特殊接口適配操作系統(tǒng)、用于與運行時或/和配置工具交互的 API、用于多個 TCP/IP 或/和 UDP 連接的服務器等。結(jié)合現(xiàn)實應用的多種需求，虹科提供4種可選版本：基礎版、標準版、高級版、擴展包，它們能夠滿足用戶不同層次的需求。