EtherCAT FP介紹系列文章—多網段

EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一種基于以太網的開發(fā)構架的實時工業(yè)現場總線通訊協(xié)議，EtherCAT是最快的工業(yè)以太網技術之一，同時它提供納秒級精確同步。相對于設置了相同循環(huán)時間的其他總線系統(tǒng)，EtherCAT系統(tǒng)結構通常能減少25%-30%的CPU負載，EtherCAT的出現為系統(tǒng)的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準。

根據ETG推薦基于PC控制的EtherCAT為了能夠達到規(guī)范標稱的性能，應保證EtherCAT主站和控制任務集成在同一程序下，以便控制程序、通訊協(xié)議棧和MAC設備的DMA可以被同一程序統(tǒng)一管理。這樣能夠保證應用程序和傳遞到總線上的數據同步刷新，減少了各個環(huán)境時間的數據傳輸和同步的損耗。

Acontis EC-Master EtherCAT主站的總線時序圖

Acontis憑借大量的EtherCAT客戶現場應用經驗和客戶實地測試，根據EtherCAT原理和客戶實際需要，在acontis EtherCAT主站方案EC-Master中進行了深度程序結構優(yōu)化，使EC-Master EtherCAT主站最大限度接近ETG推薦的（如下圖）EtherCAT程序合理結構。

優(yōu)化后的實際應用邏輯中，客戶根據產品的性能要求確定總線循環(huán)周期Cycle Time的時間長短。在每個循環(huán)周期內，EtherCAT主站的CPU必須完成下列幾項任務：已接收數據幀的處理、客戶應用處理、發(fā)送數據和主站協(xié)議站管理，非周期數據的處理在每個循環(huán)周期中可選，如下面總線時序示意圖所示。

EtherCAT在能夠滿足快速周期通訊，官方統(tǒng)計數據下當網絡由100個伺服軸組成（每個伺服軸由8個input+output）時，傳輸時間約為100us。但是這也存在一些問題，上述網絡環(huán)境下如果希望保證1ms循環(huán)周期的基礎上，不斷增大應用程序執(zhí)行時間和網絡數據負載時，會導致主控系統(tǒng)和網絡負載壓力過大，無法保證總線循環(huán)周期的可能。

所以acontis EC-Master EtherCAT主站考慮，在保持應用負載和傳輸數據量不變的情況下，能夠提供兩種解決方案以便減輕網絡壓力，進一步提高網絡帶寬的使用效率和可用性。

方案一：支持多網絡

多網絡方案允許在一個主站應用程序下實現多個獨立的EtherCAT物理網絡，每個網絡之間的周期和分布時鐘都是獨立的互不干擾?？梢詫⒃締蝹€總線網絡上的大量從站設備和數據拆分到幾個網絡中運行，以減小單個網絡的最大負載。

? 使用場景：

在1個系統(tǒng)下控制大于1個EtherCAT網絡，例如：

- 網卡1用于低速IO總線控制

- 網卡2用于高速運動控制

? 每條工作總線完全獨立配置和操作

? 每條總線可以使用相同或者不同的網卡驅動，最多可以支持12條獨立網絡

方案二：分幀處理

在同一EtherCAT網絡下不同類型的設備可能對總線循環(huán)周期有不同的需求，使用分幀處理擴展功能包，可以讓不同周期的過程數據獨立發(fā)送，減少單一循環(huán)周期下的網絡帶寬占用。

? I/O過程數據分割到多個不同的應用任務中。

? 非同步通訊可以獨立一個任務