為激活更豐富的EtherCAT應用場景和創(chuàng)新產(chǎn)品，ZLG致遠電子研發(fā)團隊推出系統(tǒng)的EtherCAT主站解決方案，本篇將從軟硬件方面詳細介紹EtherCATNET－100M主站控制設備。

EtherCAT是當今主流的高速現(xiàn)場總線解決方案，也是工業(yè)4.0智能制造的先進技術(shù)核心?，F(xiàn)場總線技術(shù)適合于大數(shù)據(jù)量傳輸，但不適合于測控工程領(lǐng)域中的確定性進程通訊以及高速數(shù)據(jù)傳輸。因此，EtherCAT的設計目標是支持標準的以太網(wǎng)，并且能夠以最小的硬件成本在實時控制領(lǐng)域開展使用，更新周期快，穩(wěn)定性高。

致遠電子EtherCAT主站性能如何？

EtherCATNET－100M是一款多功能以太網(wǎng)轉(zhuǎn)EtherCAT主站設備，EtherCAT總線傳輸速率可達100Mb／s，可實現(xiàn)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的實時控制與實時數(shù)據(jù)傳輸，具有高性能、高傳輸速度、高可靠性通訊等優(yōu)點。集成2路EtherCAT接口，具有線纜冗余的機能。

圖1 EtherCATNET－100M

EtherCAT主站產(chǎn)品功能特性概覽：

支持多達32軸同步和1024個EtherCAT I／O應用；

運動控制伺服通訊周期不超過500us，I／O主站資料更新周期不超過200us；

采用大規(guī)?？?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程器件FPGA實現(xiàn)專用以太網(wǎng)MAC以優(yōu)化實時性能；

豐富的外設接口：主站集成1路千兆通用以太網(wǎng)接口、2路專用EtherCAT接口、1路CAN（FD）接口、2路USB2．0接口、1路HDMI接口、1路RS－232接口、1路SD卡接口、2路DI／DO數(shù)字輸入輸出；

采用4GB工業(yè)級EMMC，掉電非易丟失數(shù)據(jù)；

內(nèi)置RTC，斷電可完成計時或事件記錄功能；

寬輸入9－48V直流供電電壓，額定功耗6W；

工作溫度：－40℃～＋85℃。

主站系統(tǒng)構(gòu)成

EtherCATNET－100M可快速實現(xiàn)EtherCAT主站控制通訊，集成1路千兆通用以太網(wǎng)接口、2路專用EtherCAT接口、1路CAN（FD）接口、1路HDMI接口、1路SD卡接口、2路DI／DO數(shù)字輸入輸出等。豐富的外設接口可實現(xiàn)更智能化的EtherCAT主站控制。

圖2 主站系統(tǒng)構(gòu)成

環(huán)型拓撲冗余技術(shù)

冗余以太網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)包括環(huán)型、網(wǎng)絡型和混合型拓撲，對于一般的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)，可直接用較為簡單實用的環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)。EtherCAT主站提供兩路EtherCAT專用網(wǎng)口，在環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)中，將LAN1接到從站（ESC）節(jié)點1的IN口，然后從站節(jié)點1的OUT口接到下一個從站節(jié)點的IN口，依次連接，直到最后一個從站節(jié)點連接到EtherCAT主站的LAN2口，如下圖所示。由于ESC從站控制器具有自動回環(huán)功能，當環(huán)形結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)單點故障時，EtherCAT網(wǎng)絡信息流能在故障斷點處自動回環(huán)，主站仍然可以與各個從站保持數(shù)據(jù)傳輸，大大增強了EtherCAT網(wǎng)絡的可靠性與可維護性。

圖3 環(huán)型拓撲冗余技術(shù)

搭載HDMI和CANFD接口，滿足更多應用需求

EtherCATNET－100M設備提供1路HDMI接口，用于與人機界面或PC顯示器的接口通信，接口物理形式為HDMI－Type A。HDMI接口特點與電氣參數(shù)：

高清晰、無損壓縮的數(shù)字信號傳輸，其分辨率達到1280x720；

支持HDMI 2．0向下兼容版本規(guī)范；

支持EDID和DDC2B標準；

支持熱插拔；

具有更好抗干擾能力，實現(xiàn)最長10m無增益?zhèn)鬏敗?/p>

設備提供1路隔離CAN（FD）接口，接口物理形式為DB9插座。支持CAN波特率40K～5Mbps，支持CAN、CANFD ISO或CANFD Non－ISO多種控制器類型，內(nèi)置軟件設置CAN（FD）通道120歐姆終端電阻使能開關(guān)?？筛咝нM行CAN FD總線二次開發(fā)，滿足多總線應用需求。

圖4 CANFD接口應用

化繁為簡的函數(shù)庫

EtherCAT主站庫以Linux下動態(tài)鏈接庫（so）的方式提供，可以實現(xiàn)EtherCAT主站控制等功能。主站可以通過函數(shù)庫啟動主站RPC服務器，RPC客戶端可以通過網(wǎng)絡連接到主站RPC服務器，控制主站完成EhterCAT相關(guān)的功能。函數(shù)庫包含zecm．h頭文件和libzecm．so動態(tài)連接庫文件。zecm．h文件包含了EtherCAT主站的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及函數(shù)聲明，用戶開發(fā)自定義主站需要配置交叉編譯環(huán)境，將編譯好的程序下載到主站上，在主站運行編譯后的程序以完成EtherCAT的通信控制功能。

圖5 豐富的函數(shù)庫

傳統(tǒng)復雜的函數(shù)，精煉為如下9條簡單易用的函數(shù)庫：

EcatMasterLibInit，EtherCAT主站庫初始化；

EcatMasterLibExit，釋放EtherCAT主站庫；

EcatSimpleStart，啟動主站和RPC服務器；EcatSimpleStop，停止主站和RPC服務器；

EcatRequestMasterState，發(fā)送網(wǎng)絡管理命令；

EcatGetMasterState，獲取主站當前狀態(tài)；

EcatGetSlaveState，獲取從站當前狀態(tài)；

EcatSetExtCtrlTaskHandler，設置用戶過程數(shù)據(jù)回調(diào)函數(shù)；

EcatResetExtCtrlTaskHandler，復位用戶過程數(shù)據(jù)回調(diào)函數(shù)；

EcatCoeSDODownload，SDO下載；EcatCoeSDOUpload ，SDO上傳。

技術(shù)一圖看懂主站運行流程

主站可以運行用戶編寫的程序，主站程序運行一般遵循的流程如下。

圖6 主站運行流程圖

責任編輯：PSY