EtherCAT:用于自动化的以太网，最佳实践

以太网与自动化的集成可以从最低级别开始，继续到过程控制级别，实现控制器到控制器的网络，然后再到企业网络级别，实现SCADA和报告。如果选择得当，今天的工业以太网可以成为进行制造业务所需的唯一总线。

廉价而高性能的基于以太网的现场总线技术将使进程或机器以最高水平的效率运行。通过提高性能、提高精度和更好的诊断能力，工业以太网还将降低设备成本，帮助制造商生产更好的产品，并有助于减少浪费和功耗。

30µs内1000个EtherCAT I/ o

由于从机的硬件集成和主机对网络控制器的直接内存访问，所以完整的EtherCAT协议处理发生在硬件内部，完全独立于协议栈的运行时间、CPU性能或软件实现。1000个EtherCAT I/O的更新时间仅为30µs，包括I/O周期时间。在一个以太网帧中可以交换多达1486字节的过程数据，相当于近12000个数字输入和输出。这个数据量的传输只需要300µs。一个EtherCAT主机可以在一个网络中与65,535个从机通信。

EtherCAT现场总线不需要主动基础设施组件(如交换机、集线器和路由器)，这与传统现场总线相比降低了EtherCAT的成本。

千兆以太网，无线

在进程控制级别(控制器到控制器或主到主通信)，EtherCAT自动化协议(EAP)是使用IP的基于EtherCAT的通信协议，独立于物理层。因此，通过千兆以太网甚至无线通信是可能的。EAP使控制器之间的通信能够交换过程参数，分发非实时参数和数据，并从上层系统配置低层设备。使用EAP，可以以毫秒为周期管理高性能数据的交换。如果需要在分布式机器之间进行数据路由，也可以通过UPD/IP或TCP/IP传输过程数据。

虽然EAP协议不是实时的，但它确实简化了过程控制数据交换。

上层企业网络传统上植根于以太网通信，因此在这一领域的应用是自然的。大多数优秀的控制器和软件管理员现在都支持OPC UA，用于安全交换数据和设置。此外，这些上层系统可以使用标准的监督控制和数据采集(SCADA)和Internet连接，用于基于web的数据存储和远程访问连接。

以太网可以在所有级别的工厂自动化中实现。EtherCAT可以通过EtherCAT自动化协议改善设备级的现场总线通信，以及控制器到控制器或“过程控制”级别的通信。

- Joey Stubbs, PE, EtherCAT技术集团北美代表。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程, mhoske@cfemedia.com。

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关键概念

• 以太网可以作为制造企业的唯一网络。
• 以太网可以通过监控企业网络从工厂底层到达。
• EtherCAT协议可以提供千兆以太网，并可以无线使用。

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www.ethercat.org

另见相关控制工程有关EtherCAT的文章链接如下。

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