新的EtherCATG技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1Gbits數(shù)據(jù)速率的電報(bào)處理

EtherCAT上的千兆工業(yè)以太網(wǎng)性能，以及作為概念驗(yàn)證技術(shù)研究引入的10 Gbit / s變體，將重??點(diǎn)放在工廠自動(dòng)化應(yīng)用中的超快速度的潛在好處上。個(gè)別應(yīng)用程序的需求明顯不同，但顯然下一級(jí)Gbit以太網(wǎng)速度創(chuàng)造了新的可能性，特別是在支持高度數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序時(shí)

“EtherCAT G的1 Gbit / s通信將為數(shù)據(jù)密集型和高動(dòng)態(tài)應(yīng)用提供顯著優(yōu)勢(shì)，特別是那些涉及機(jī)器視覺，高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制和高端測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，”Beckhoff Automation的I / O產(chǎn)品專家Sree Potluri最近告訴設(shè)計(jì)新聞。“EtherCAT G1??0將通信速度提高到10 Gbit / s，在這些情況下支持更快的數(shù)據(jù)傳輸。”

Potluri補(bǔ)充說，除了增加的通信速率之外，更大的好處將是增加帶寬。例如，支持極速快速控制(XFC)和過采樣功能的Beckhoff EtherCAT測(cè)量模塊每秒可提供50千克樣本，分辨率為100 ppm。如果網(wǎng)絡(luò)使用大量這些模塊，則帶寬可以在標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中快速填滿。然而，根據(jù)Potluri的說法，2003年推出的100 Mbit / s EtherCAT將繼續(xù)支持機(jī)器制造商和最終用戶的眾多應(yīng)用。

就應(yīng)用而言，我們的想法是EtherCAT G將擴(kuò)展而不是取代100 Mbit / s標(biāo)準(zhǔn)的功能，并且可以通過添加分支控制器在同一網(wǎng)絡(luò)上使用兩種性能級(jí)別。當(dāng)應(yīng)用需要非常高的帶寬和快速響應(yīng)時(shí)，工程師可能會(huì)選擇EtherCAT G，例如在包含大量運(yùn)動(dòng)軸，擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或GigE視覺系統(tǒng)的系統(tǒng)中。

通過分支控制器模型，機(jī)器視覺組件可以通過EtherCAT G或EtherCAT G1??0一直運(yùn)行到EtherCAT主站，例如，單獨(dú)的從站通過標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT進(jìn)行通信，并通過EtherCAT G耦合器連接到主干。Potluri補(bǔ)充說，關(guān)鍵是靈活性和解決方案，通過可互操作的分支鏈接多層通信速度，證明Beckhoff仍然有很長(zhǎng)的EtherCAT游戲。

到目前為止千兆以太網(wǎng)尚未在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域取得更多進(jìn)展的一個(gè)原因是，用戶對(duì)更高通信速度的好處及其對(duì)吞吐量的影響存在疑問。

“除了保留EtherCAT的核心功能，包括強(qiáng)大的診斷，分布式時(shí)鐘和動(dòng)態(tài)處理，EtherCAT G的更高通信速度和吞吐量大大減少了PLC循環(huán)時(shí)間，”Potluri補(bǔ)充道。“因此，控制系統(tǒng)可以變得更加強(qiáng)大，支持更強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施。”

所有這些在涉及許多GigE機(jī)器視覺相機(jī)的應(yīng)用中至關(guān)重要，例如質(zhì)量保證或跟蹤和跟蹤應(yīng)用。一個(gè)例子是藥品生產(chǎn)，其中使用高速視覺快速識(shí)別產(chǎn)品缺陷并可靠地更新數(shù)據(jù)庫(kù)以確保消費(fèi)者健康和安全至關(guān)重要。更短的循環(huán)時(shí)間將實(shí)現(xiàn)更快速地實(shí)時(shí)處理大型數(shù)據(jù)集。傳播延遲時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵Q定數(shù)據(jù)吞吐量的實(shí)際增加，因此減少了周期時(shí)間，但無論如何這些改進(jìn)都將令人印象深刻。

EtherCAT G技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其分支控制器模型的實(shí)現(xiàn)，該模型提供了在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中組合EtherCAT和EtherCAT G的能力。這使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠?qū)therCAT G添加到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將對(duì)當(dāng)前操作的干擾降至最低。

“EtherCAT G分支控制器模型通過在千兆網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中提供出色的靈活性，支持簡(jiǎn)單性和高性能原則，”Potluri說。“但是，EtherCAT仍然是現(xiàn)場(chǎng)級(jí)別的主要選擇。任何機(jī)器或系統(tǒng)仍然可以享受EtherCAT G的優(yōu)勢(shì)，而無需徹底拆除和更換網(wǎng)絡(luò)組件。“

EtherCAT G繼續(xù)實(shí)現(xiàn)100 Mbit / s EtherCAT與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線連接的現(xiàn)有靈活性。這和分支控制器模型使得使用標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT在與最先進(jìn)的愿景相同的拓?fù)渲姓蟼鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備成為可能?？梢詮腅therCAT G性能中受益的系統(tǒng)和超大規(guī)模運(yùn)動(dòng)控制。

通信帶寬和周期時(shí)間可以改善EtherCAT G的實(shí)施方式，但性能改進(jìn)水平取決于改造的規(guī)模或安裝在更快網(wǎng)絡(luò)上的新設(shè)備的數(shù)量。例如，具有128個(gè)菊花鏈伺服軸的機(jī)器網(wǎng)絡(luò)在標(biāo)準(zhǔn)100 Mbit / s EtherCAT上的通信時(shí)間為237μs。使用1-Gbit / s EtherCAT G和16個(gè)伺服電機(jī)的8個(gè)獨(dú)立段，通信時(shí)間將減少7倍至34μs。但是，如果工廠無法改造整個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)，它仍然可以在主系統(tǒng)和單獨(dú)的耦合器之間實(shí)現(xiàn)主EtherCAT G干線，允許16個(gè)軸的段使用標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT。

在這種類型的應(yīng)用中，通信時(shí)間將減少到49μs，這仍然是從237μs顯著減少。當(dāng)EtherCAT G1??0到貨時(shí)，這些類型的減少量將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。最重要的是，EtherCAT用戶現(xiàn)在擁有靈活的遷移路徑，可以讓他們?cè)趯慝@得回報(bào)。EtherCAT G分支控制器模型與增加的通信速度和帶寬相結(jié)合，使這成為可能。

Al Presher是Design News的資深作家，涵蓋自動(dòng)化和控制，運(yùn)動(dòng)控制，動(dòng)力傳輸，機(jī)器人和流體動(dòng)力。