法國B(niǎo)ECKHOFF總經(jīng)銷(xiāo)EL3044

法國B(niǎo)ECKHOFF總經(jīng)銷(xiāo)EL3044

EL3044, EL3048, EL3144 | 4-, 8-通道模擬量輸入端子模塊 0…20 mA, 單端，12/16 位

EL3044、EL3048 和 EL3144 模擬量輸入端子模塊用于處理 0 - 20 mA 范圍內的信號。電流被數字化后的分辨率為 12 位（EL3044，EL3048）或 16 位（EL3144），并在電隔離的狀態(tài)下被傳送到上一級自動(dòng)化設備。在 EtherCAT 端子模塊 EL3044/EL3144 中，4 個(gè)單端輸入為 2 線(xiàn)制，并有一個(gè)公共的內部接地電位。KL3048 型端子模塊則有 8 個(gè)通道。端子模塊的各個(gè)電源觸點(diǎn)互相連接。所有輸入端的基準接地點(diǎn)為 0 V 電源觸點(diǎn)。EtherCAT 端子模塊的信號狀態(tài)通過(guò) LED 指示。

運行原理

目前有多種用于提供實(shí)時(shí)能力的以太網(wǎng)方案： 例如，通過(guò)較高級的協(xié)議層禁止 CSMA/CD 存取過(guò)程，并使用時(shí)間分片或輪詢(xún)技術(shù)來(lái)取代它。其它方案使用交換機，并采用精確的時(shí)間控制方式分配以太網(wǎng)報文。盡管這些解決方案能夠比較快和準確地將數據包傳送到所連接的以太網(wǎng)節點(diǎn)，但帶寬的利用率卻很低，特別是對于典型的自動(dòng)化設備，因為即使是對于非常小的數據量，也必須要發(fā)送一個(gè)完整的以太網(wǎng)幀。而且，重新定向到輸出或驅動(dòng)控制器以及讀取輸入數據所需的時(shí)間主要取決于執行方式。通常也需要使用一條子總線(xiàn)，特別是在模塊化 I/O 系統中，這些系統與 Beckhoff K-bus 一樣，通過(guò)同步子總線(xiàn)系統加快傳輸速度，盡管如此，這樣的同步還是無(wú)法避免通訊總線(xiàn)傳輸的延遲。

通過(guò)采用 EtherCAT 技術(shù)，Beckhoff 突破了其它以太網(wǎng)解決方案的這些系統限制： 不必再像從前那樣在每個(gè)連接點(diǎn)接收以太網(wǎng)數據包，然后進(jìn)行解碼并復制過(guò)程數據。當幀通過(guò)每一個(gè)設備（直達 I/O 端子模塊）時(shí)，EtherCAT 從站控制器讀取與該設備相關(guān)的數據。同樣，輸入數據可以飛速插入至數據流中。幀被傳遞（僅被延遲幾位）過(guò)去的時(shí)候，從站會(huì )識別出相關(guān)命令，并進(jìn)行相應處理。此過(guò)程是在從站控制器中通過(guò)硬件實(shí)現的，因此與協(xié)議堆棧軟件的 Run-Time 系統或處理器性能無(wú)關(guān)。網(wǎng)段中的zui后一個(gè) EtherCAT 從站將經(jīng)過(guò)充分處理的報文發(fā)回，這樣該報文就作為一種響應報文由*個(gè)從站返回到主站。

從以太網(wǎng)的角度看，Ether¬CAT 總線(xiàn)網(wǎng)段是一個(gè)可接收和發(fā)送以太網(wǎng)幀的大型以太網(wǎng)設備。但是，該“設備“不包含帶下游微處理器的單個(gè)以太網(wǎng)控制器，而只包含大量的 EtherCAT 從站。與其它任何以太網(wǎng)設備一樣，EtherCAT 不需要通過(guò)交換機就可以建立通訊，因而產(chǎn)生一個(gè)純粹的 EtherCAT 系統。

以太網(wǎng)直達端子模塊

以太網(wǎng)系統直達系統中的每個(gè)設備，即直達每個(gè) I/O 端子模塊；無(wú)需使用子總線(xiàn)。只需將耦合器的傳輸介質(zhì)由雙絞線(xiàn)（100BASE-TX）轉換為 E-bus 總線(xiàn)即可滿(mǎn)足電子端子排的要求。端子排內的 E-bus 信號類(lèi)型（LVDS）并不是的，它還可用于 10 千兆位以太網(wǎng)。在端子排末端，物理總線(xiàn)特性被轉換回 100BASE-TX 標準。

標準以太網(wǎng) MAC 或便宜的標準網(wǎng)卡（NIC）足以作為控制器中的硬件使用。DMA（直接存儲器存?。┯糜趯祿鬏數?PC。這意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)對 CPU 性能沒(méi)有影響。在 Beckhoff 多端口卡中運用了相同的原理，它在一個(gè) PCI 插槽中捆綁zui多 4 個(gè)以太網(wǎng)通道。

協(xié)議

EtherCAT 協(xié)議針對過(guò)程數據進(jìn)行了優(yōu)化，它被直接傳送到以太網(wǎng)幀，或被壓縮到 UDP/IP 報文中。UDP 協(xié)議在其它子網(wǎng)中的 EtherCAT 網(wǎng)段由路由器進(jìn)行尋址的情況下使用。以太網(wǎng)幀可能包含若干個(gè) EtherCAT 報文，每個(gè)報文專(zhuān)門(mén)用于特定存儲區域，該存儲區域可編制大小達 4GB 的邏輯過(guò)程鏡像。由于數據鏈獨立于網(wǎng)絡(luò )中 EtherCAT 端子模塊的物理順序；可進(jìn)行任意尋址。從站之間可進(jìn)行廣播、多點(diǎn)傳送和通訊。

該協(xié)議還可處理通常為非循環(huán)的參數通訊。參數的結構和含義通過(guò) CANopen 設備行規進(jìn)行設定，這些設備行規用于各種設備類(lèi)別和應用。EtherCAT 還支持符合 IEC61491 標準的從屬行規。該行規以 SERCOS 命名，獲得運動(dòng)控制應用領(lǐng)域的普遍認可。

除了符合主站/從站原理的數據交換外，EtherCAT 還非常適用于控制器之間（主站/主站）的通訊?？勺杂蓪ぶ返倪^(guò)程數據網(wǎng)絡(luò )變量以及各種參數化、診斷、編程和遠程控制服務(wù)，可以滿(mǎn)足眾多要求。用于主站/從站和主站/主站通訊的數據接口是相同的。

性能

EtherCAT 在網(wǎng)絡(luò )性能上達到了一個(gè)新的高度。1000 個(gè)分布式 I/O 數據的刷新時(shí)間僅為 30μs － 其中包括端子模塊周期時(shí)間。通過(guò)一個(gè)以太網(wǎng)幀，可以交換高達 1486 字節的過(guò)程數據，幾乎相當于 12000 個(gè)數字量 I/O。而這一數據量的傳輸僅用 300 μs。

與 100 個(gè)伺服軸的通訊只需 100 μs。在此期間，可以向所有軸提供設置值和控制數據，并報告它們的實(shí)際位置和狀態(tài)。分布式時(shí)鐘技術(shù)保證了這些軸之間的同步抖動(dòng)小于 1 微秒。

利用 EtherCAT 技術(shù)的優(yōu)異性能，可以實(shí)現用傳統現場(chǎng)總線(xiàn)系統所無(wú)法實(shí)現的控制方法。這樣，通過(guò)總線(xiàn)也可以形成超高速控制回路。以前需要本地硬件支持的功能現在可在軟件中加以映射。巨大的帶寬資源使狀態(tài)數據與任何數據可并行傳輸。EtherCAT 技術(shù)使得通訊技術(shù)與現代高性能的工業(yè) PC 相匹配?？偩€(xiàn)系統不再是控制理念的“瓶頸”。分布式 I/O 的數據傳遞超過(guò)了只能由本地 I/O 接口才能實(shí)現的性能。

這種網(wǎng)絡(luò )性能優(yōu)勢在有相對中等計算能力的小型控制器中較為明顯。EtherCAT 循環(huán)速度如此之快，使得它可以在兩個(gè)控制周期之間完成。因此，控制器總有可用的輸入數據，輸出編址的延遲zui小。在無(wú)需增強本身計算能力的基礎上，控制器的響應行為得到顯著(zhù)改善。

EtherCAT 技術(shù)的原理具備擴展性，不束縛于 100M 帶寬 – 擴展至 Gbit 的以太網(wǎng)也是可能的。

EtherCAT 替代 PCI

隨著(zhù) PC 組件小型化的加速發(fā)展，工業(yè) PC 的體積主要取決于所需要的插槽數目。高速以太網(wǎng)帶寬以及 EtherCAT 通訊硬件（EtherCAT 從站控制器）數據帶寬的利用，開(kāi)辟了新的應用可能性： 通常位于工業(yè) PC 中的接口被轉移到 EtherCAT 系統中的智能化接口端子模塊上。除分布式 I/O、軸和控制單元外，現場(chǎng)總線(xiàn)主站、高速串行接口、網(wǎng)關(guān)及其它通訊接口等復雜系統可以通過(guò) PC 上的一個(gè)以太網(wǎng)端口進(jìn)行尋址。甚至對無(wú)協(xié)議變體限制的其它以太網(wǎng)設備也可通過(guò)分布式交換機端子模塊進(jìn)行連接。工業(yè) PC 主機體積越來(lái)越小，成本也越來(lái)越低，一個(gè)以太網(wǎng)接口足以應對所有的通訊任務(wù)。

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