EtherCAT FP介紹系列文章—線纜冗余

標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT線纜冗余擴(kuò)展功能包

眾所周知，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)為了提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能通常使用鏈型網(wǎng)絡(luò)連接。在這種情況下當(dāng)檢測到網(wǎng)絡(luò)斷鏈時，如果沒有冗余的網(wǎng)絡(luò)連接，將會導(dǎo)致在短線故障之后的所有設(shè)備無法正常訪問的單點故障。

從EtherCAT從站設(shè)備的角度來看，冗余非常簡單：在通訊信號丟失的情況下，從站控制器立即自動關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，即使此時沒有數(shù)據(jù)幀在傳輸。當(dāng)我們引入冗余功能時，根據(jù)IEC EtherCAT標(biāo)準(zhǔn)（IEC/CDV 61158，最新版本）中提到了EtherCAT的冗余選項，我們不必更改從站控制器芯片中的任何內(nèi)容。于冗余功能不會影響規(guī)范中描述的任何服務(wù)和協(xié)議，因此EtherCAT規(guī)范中沒有對冗余功能相關(guān)的具體規(guī)范。

Acontis憑借大量的EtherCAT客戶現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗和客戶實地測試，在acontis EtherCAT主站方案EC-Master中集成穩(wěn)定可靠的線纜冗余功能。acontis EtherCAT主站可以通過使用兩個獨(dú)立網(wǎng)卡支持線纜冗余功能。

在這個配置下，總線從兩側(cè)（正向和反向）連接到控制單元上的兩個不同網(wǎng)接口（主網(wǎng)口和冗余網(wǎng)口），這兩個網(wǎng)口都由EC-Master EtherCAT主站控制。EtherCAT數(shù)據(jù)幀在兩個網(wǎng)口上分別發(fā)送和接收。主網(wǎng)口通向從站單元的前部，冗余接口通向從站單元的尾部。

如果從站網(wǎng)絡(luò)中間的某個位置出現(xiàn)線路斷連，則數(shù)據(jù)循環(huán)在“斷開邊沿”的從節(jié)點中閉合，并且斷開的兩個總線段落都仍然和主站保持正常通訊。下圖說明了這一點：

從EtherCAT主站應(yīng)用程序的角度來看，只要所有從站設(shè)備仍在供電和運(yùn)行，EtherCAT總線就可以照常運(yùn)行。EtherCAT主站應(yīng)用程序通過API調(diào)用，仍然可以像總線斷開之前一樣操作。因此，應(yīng)用程序開發(fā)者在出現(xiàn)斷連故障時不需要在runtime中更改任何調(diào)用或數(shù)據(jù)地址。

線纜冗余的進(jìn)階應(yīng)用

我們在了解了大量客戶應(yīng)用需求后，發(fā)現(xiàn)有些應(yīng)用場景下并不需要完整網(wǎng)絡(luò)的線纜冗余，或者有些主站控制設(shè)備沒有雙網(wǎng)口仍希望對一部分從站實現(xiàn)冗余功能。還有一類設(shè)備需求，在設(shè)備中有多個功能組，功能組會跟著工藝不同會通過熱插拔功能實現(xiàn)靈活組合，但是每個功能組內(nèi)部需要單獨(dú)實現(xiàn)冗余機(jī)制以提高穩(wěn)定性。

為了接近上述兩種類似需求，acontis EC-Master EtherCAT主站支持單網(wǎng)口下通過Junction模塊實現(xiàn)線纜冗余功能，如下圖：

- 通過Junction模塊連接的一組從站可以實現(xiàn)局部線纜冗余。

- 在局部網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷線時仍可以保持網(wǎng)絡(luò)正常工作。

- 在一個EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中，可以支持多個局部線纜冗余的連接，也支持線纜冗余和熱插拔同時工作。