在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了一種重要的通信協(xié)議，占有較大的市場份額，通信方式?jīng)Q定了其具有高速與高效率的特點(diǎn)，也因此廣泛應(yīng)用于機(jī)器人控制、運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域。但是EtherCAT也有其限制：硬實(shí)時(shí)的硬件需求、特定的主站控制器和從站設(shè)備。這也就導(dǎo)致針對EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的分析、監(jiān)控以及必要的仿真手段是一個(gè)難點(diǎn)。

本文將介紹兩款由德國acontis公司開發(fā)并由中國的盟通科技（Motrotech）全權(quán)代理的產(chǎn)品，名為EC-Inspector和EC-Simulator，它們分別提供了強(qiáng)大的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)分析、監(jiān)控和仿真功能。

acontis公司是一家在實(shí)時(shí)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)的公司，其明星產(chǎn)品是EC-Master（EtherCAT主站協(xié)議棧）。而盟通科技（Motrotech）是acontis在中國的全權(quán)代理和合作伙伴，致力于為國內(nèi)客戶提供高效的產(chǎn)品和服務(wù)。

#1

EC-Inspector：
強(qiáng)大的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)分析和監(jiān)控工具

EC-Inspector是一款獨(dú)立于主站的Windows應(yīng)用程序，可以與許多制造商的EtherCAT主站兼容。它通過在主站后插入TAP(測試接入點(diǎn))設(shè)備來分析主站和EtherCAT從站之間的完整數(shù)據(jù)流量。這種設(shè)計(jì)使得EC-Inspector能夠記錄和評(píng)估傳出幀(主站→從站)和傳入幀(主站←從站)，從而實(shí)現(xiàn)對EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的全面監(jiān)控。

EC-Inspector無需干預(yù)網(wǎng)絡(luò)、控制器、EtherCAT主站軟件或配置，適用于新安裝(綠地)、現(xiàn)有系統(tǒng)和機(jī)器(棕地)。原始數(shù)據(jù)根據(jù)來自EtherCAT網(wǎng)絡(luò)信息文件的描述與相應(yīng)的符號(hào)變量(輸入和輸出)相關(guān)聯(lián)進(jìn)行解碼。除了監(jiān)控過程數(shù)據(jù)外，EC-Inspector還可用于分析EtherCAT網(wǎng)絡(luò)上的通信故障。

在系統(tǒng)架構(gòu)方面，必須在現(xiàn)有的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中插入測試接入點(diǎn)(TAP)來捕獲 EtherCAT幀。既可以將 TAP 放置在主站和第一個(gè)從站之間，也可以安裝在任意兩個(gè)從站設(shè)備之間。然而，只有當(dāng) TAP 緊接著主站安裝時(shí)才能完全分析所有輸入和輸出數(shù)據(jù)，因?yàn)橐恍?shù)據(jù) (LRW 命令) 會(huì)被下游從站的后續(xù)輸入數(shù)據(jù)覆蓋。所選的 TAP 設(shè)備，例如 Dualcomm ETAP-1000，應(yīng)具有較小的傳播延遲，以最大限度地減少對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)序的影響。

EC-Inspector 記錄的數(shù)據(jù)通信的一部分包含關(guān)網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的信息。EC-Inspector 根據(jù)這些信息進(jìn)行處理，并以圖形方式顯示結(jié)果。例如，可以通過從站和端口特定的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 (損壞的電纜或故障的插頭連接) 確定可能錯(cuò)誤的位置和原因。在拓?fù)湟晥D中，這由相應(yīng)的符號(hào)指示。此外，每次發(fā)生新錯(cuò)誤時(shí)也會(huì)報(bào)告并記錄。

EC-Inspector 可以監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將完整流量保存到 PCAP 文件中 (同時(shí)進(jìn)行)。該文件也可以使用 EC-Inspector 加載和評(píng)估，以逐周期分析過程數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤。此功能提供了簡單快速的通信故障檢測，以及所有輸入和輸出數(shù)據(jù)的符號(hào)關(guān)聯(lián)。也可以調(diào)查 Wireshark 記錄的 PCAP 文件。

EC-Inspector的主要功能包括分析和解碼 EtherCAT 協(xié)議，利用 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)信息 (ENI) 文件，監(jiān)控過程數(shù)據(jù)變量，包括觸發(fā)條件，監(jiān)控從站狀態(tài)，監(jiān)控從站錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 (ESC 寄存器 0x300 至 0x313)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膱D形視圖，處理先前捕獲并保存的原始網(wǎng)絡(luò)流量 (Wireshark 文件)，拍攝快照并保存到文件。

#2

EC-Simulator：
功能強(qiáng)大的實(shí)時(shí)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)仿真軟件

接下來，本文將深入探討EC-Simulator。EC-Simulator能夠通過模擬 EtherCAT 從站設(shè)備來虛擬化EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，使開發(fā)測試人員可以在沒有真實(shí)的 EtherCAT 從站硬件設(shè)備的情況下運(yùn)行 EtherCAT 主站應(yīng)用程序，減少測試成本。EtherCAT 仿真可以通過物理網(wǎng)絡(luò)適配器或虛擬方式實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)完全模擬的機(jī)器設(shè)備設(shè)置。配置仿真實(shí)例時(shí)，可以無縫使用真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的 ENI 文件。

EC-Simulator包含眾多從站功能，可以模擬主從站之間的各類交互。例如對過程數(shù)據(jù)（PDO）進(jìn)行響應(yīng)，發(fā)送和接收服務(wù)數(shù)據(jù)（SDO），與從站堆棧進(jìn)行交互等。這一切都可以通過C/C++或.NET編程語言提供的API來實(shí)現(xiàn)，從而將 EtherCAT 數(shù)據(jù)連接到各種其他專業(yè)軟件工具，以模擬現(xiàn)實(shí)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。

EC-Simulator 具有許多強(qiáng)大的功能，支持多種網(wǎng)絡(luò)操作和診斷功能。EC-Simulator能夠模擬多達(dá) 2000 個(gè) EtherCAT 從站，包括支持和不支持郵箱協(xié)議的從站。它支持更改網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、斷開/連接/移動(dòng)從站、關(guān)閉/啟動(dòng)從站電源、更改從站狀態(tài)等操作，并提供了 API 來模擬特定從站/端口丟失幀或丟失鏈接的情況。此外，EC-Simulator還具有診斷功能，包括 API 用于讀取和寫入從站寄存器、讀取和寫入從站 EEPROM 內(nèi)容、讀取模擬器對象字典、評(píng)估網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?。此外，它還提供了 RAS 服務(wù)器，用于連接 EC-Lyser 或 EC-Engineer。

開發(fā)測試人員通過EC-Simulator可以輕松進(jìn)行功能測試和性能評(píng)估。EC-Simulator能夠模擬節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)通信，驗(yàn)證 EtherCAT 通信協(xié)議的正確性，并測試應(yīng)用程序在各種負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)條件下的穩(wěn)定性和可靠性。EC-Simulator 還支持錯(cuò)誤注入功能，以便開發(fā)者能夠模擬網(wǎng)絡(luò)中的故障和異常情況，檢測和處理潛在的問題。

EC-Simulator友好的用戶界面使開發(fā)測試人員能夠輕松設(shè)置和配置虛擬網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)視節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和通信情況。它直觀的操作界面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能有助于快速分析和調(diào)試應(yīng)用程序。

在工業(yè)生產(chǎn)中，現(xiàn)有的各種標(biāo)準(zhǔn)和要求都是無數(shù)的誤差與錯(cuò)誤發(fā)生后才被總結(jié)出來并嚴(yán)加落實(shí)的，每一個(gè)生產(chǎn)操作的錯(cuò)誤都有可能需要為之付出巨大代價(jià)。EtherCAT作為一種高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，符合標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，具有冗余和熱插拔等功能來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的順利流通。對于初學(xué)者或在外的工程師來說，有可能無法快速熟練地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置，使用軟件EC-Simulator來模擬構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，熟悉環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，獲得一種全局性的視角來配置實(shí)際網(wǎng)絡(luò)，將會(huì)大大提高網(wǎng)絡(luò)配置效率和提升整體網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

EC-Simulator是一款強(qiáng)大而靈活的工具，可以幫助用戶有效地仿真EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。無論是新安裝的系統(tǒng)還是現(xiàn)有的系統(tǒng)，都可以利用EC-Simulator進(jìn)行深入的仿真，從而確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和高效運(yùn)行。這款工具的出現(xiàn)，極大地方便了工程師們對EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的理解和操作，提高了工作效率，降低了出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。我們期待更多的客戶能夠了解這款高效的產(chǎn)品，以便更好地測試和搭建EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的進(jìn)步。

北京盟通科技有限公司成立于2013年，是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。公司專注于實(shí)時(shí)現(xiàn)場總線技術(shù)及工業(yè)通訊技術(shù)的研發(fā)、推廣及技術(shù)支持服務(wù)。依托于核心團(tuán)隊(duì)多年的海外和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，盟通科技與歐洲多家自動(dòng)化領(lǐng)域的佼佼者達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，為客戶提供EtherCAT主站協(xié)議棧、OPC UA SDK軟件開發(fā)包、CANopen協(xié)議棧、FSoE協(xié)議軟件、CAN總線硬件、DINA安全模塊、艾默生Connext軟件等工業(yè)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)和定制化產(chǎn)品。