Beckhoff 实时以太网
BECKHOFF 以太网平板电脑 说明书
Beckhoff 以太网平板电脑采用嵌入式技术的平板电脑作为TFT显示设备的Beckhoff 控制面板系列产品在原有的尺寸范围内内置了Intel Pentium系列的266Mhz嵌入式电脑，使其功能得到强有力的扩展。
这样，曾经只作为显示设备的无源控制面板，现在转变为一个可运行标准控制系统（如 Windows CE 和嵌入式XP）的独立控制器。
坚固、美观、具备高度灵活性且适应客户的各种需求——多年来，Beckhoff的控制面板依托这些优势，在整合操作和显示设备领域不断续写成功的篇章。
无需赘述，如下的一系列技术特性无疑是这种控制面板能够多年引领市场的关键因素：| 品质一流的铸铝外壳| 厚度仅约3厘米| 支持6.5、10、12、15、19和20英寸的高品质液晶面板| 耐用的触摸屏（可选）| 前操作面板根据用户需求，可选择：- 完整的字母数字键盘，或无键盘- F1至F12功能键和10个PLC可编程按键以及指示灯- 用户化的键盘布局- 触控板| 可选择防护等级IP 65 (前面板) / IP 20 (后面板) 或者 IP 65（整机）| 支持各种吊臂或者支架安装方式| 用来连接工业PC的 CP-Link 或 DVI/USB 接口以前，Beckhoff 控制面板一直仅作为显示器使用，通过显示电缆连接到工业PC（通过Beckhoff 的同轴CP-Link技术最远可以达到 100 米）。
这种分离式的设计有其优势：即在机械和热负荷条件都允许的情况下，使得一台装有风扇和旋转存储介质的工业PC能够安装在控制柜或者计算机房，而无需安装在操作现场，从而有效保护PC中硬盘等重要部件。
以太网操作面板：整合嵌入式电脑的新装置新的以太网操作面板内部集成了Beckhoff CX1000控制器的CPU和各种电脑配件，这些硬件被非常巧妙的植入Beckhoff通用的控制面板之中。
带266MHz CPU和2个以太网接口、2个USB接口的Beckhoff以太网控制面板所以，新的以太网操作面板仍然和原有的操作面板保持相同的外形尺寸。
Beckhoff测量模块
Beckhoff 的自动化技术适用于各种信号和现场总线，可为所有常用的 I/O 信号、模拟量信号和现场总线系统提供全系列的现场总线组件。
EtherCAT 是用于实现工业自动化的以太网解决方案，具有性能优异和操作简单的特点。
本书详述了 Beckhoff 现场总线模块中的测量模块、高精度模块、XFC 模块和宽温模块。
目录现场总线端子模块简介测量模块的的应用• 只有 12mm 宽的测量仪器——基于现场总线的测量模块• 称重模块介绍• 三相电力模块介绍• 万用表介绍• 振动测量模块介绍• 温度测量模块介绍• 高精度模块• XFC 模块• 宽温模块SCOPE VIEW 2 软件介绍只有 12 mm 宽的测量仪器——基于现场总线的测量模块称重模块介绍三相电力测量模块介绍EL3356 和 EL3356-0010 称重测量端子模块可以直接连接一个电阻桥或者 1 个 6 线制的称重传感器，最终的重量值作为一个过程数据在模块内部计算，不需要在 PLC 上面进行额外的计算。
为了满足各种需求，这系列模块有以下特点：• 测量误差 <0.01%• 高分辨率：16 位（EL3356）或者 24 位（EL3356-0010）• 采样时间：10 ms（EL3356）或者 100 μs（EL3356-0010）• 电路自整定——消除温漂和时漂• 分布式时钟模式——可以获取采样数据的具体时间（仅 EL3356-0010）• 手动输入传感器的铭牌参数（如 KG 和 mV/V）以及通过整定程序来整定传感器的参数（如零平衡点）• 预制皮重功能，可以在测量值中去掉产品外包装的重量• 针对高速动态称重的特殊功能可以使用 EL3356 来实现高精度慢速称重测量任务，而 EL3356-0010 特别适合用于快速、准确监测扭矩或张力的传感器。
此类传感器的应用范围包括：• 称重任务：慢速料仓测量或快速装袋• 运动部件的张力测量• 静载荷下的变形测量和变形报警• 通过传感器变形进行压力测量EL3403、EL3413 和 EL3773 EtherCAT 电力测量端子模块可以直接通过现场总线对相连工厂或建筑物电网进行能耗分析，也可以对各个用电设备进行具体的能耗数据分析。
IEEE 1588在实时工业以太网中的应用
摘要介绍了精确时钟同步协议标准IEEE 1588在解决工业以太网实时性上的应用，阐述了其中PTP协议的基本原理，提出了IEEE 1588的应用现状及其进一步应用领域。
关键词以太网实时性 IEEE 1588 PTP协议1 引言以太网由于其开放性好、应用广泛以及价格低廉等特点，已逐渐垄断了商用计算机的通信领域和过程控制领域中上层的信息管理与通信，并且有进一步直接应用到工业现场的趋势。
要想在工业环境中能够有效的利用以太网，必须使其符合工业环境中的特殊需求。
以太网应用于工业现场的关键技术之一便是对实时性的保证。
但是由于以太网自身的CSMA/CD机制以及设备层和I/O层上的数据采集与传输问题；低效交换、太多设备以及网络自身流量的不恰当协调；还有在上一层通信（如TCP及UDP）上进行的误差检测及翻译障碍等，都能从以太网上占取宝贵的时间。
这些延迟阻碍了以太网一些知名的优势被应用到离散与运动控制，以及其他高速应用中。
目前，已有多种技术用来提高工业以太网的实时性，例如增加带宽、改进网络拓扑结构、采用智能集线器及交换式以太网技术等。
而本文介绍了一种实时以太网解决方案——IEEE 1588标准精确时间协议，它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有站点的时钟进行校正同步[3]，可以使基于以太网的分布式运动控制系统达到精确同步。
2 IEEE 1588简介IEEE 1588（网络测控系统精确时钟同步协议）最初由Agilent Laboratories（安捷伦实验室）的John Eidson以及来自其它公司和组织的12名成员开发，后来得到IEEE的赞助，并于2002年11月得到IEEE批准。
IEEE 1588的基本功能是使分布式网络内的最精确时钟与其他时钟保持同步，它定义了一种精确时间协议PTP（Precision Time Protocol），用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步。
EtherCAT 技术介绍
Tmpd bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle
TI/O
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TI/O
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TI/O
TI/O
最快反应时间 最慢反应时间
输入 (最差的情况)
grid 0,02 ms
Cycle Time 50 µs = 0,05 ms
Schneider Electric - ISC Marketing - 1/2010
13
„慢“的控制系统同样受益
●现有现场总线I/O的系统结构
I PLC task O I PLC task O I PLC task O I PLC task O I PLC task
Schneider Electric - ISC Marketing - 1/2010
4
EtherCAT ：更快!
● I/O和驱动使用的以太网带宽
以太网帧: ≥ 84 字节
(incl. preamble + IPG Inter Packet Gap)
22 字节
Ethernet header
data pay load: e.g. 2 bit…6 byte
▪ 每个节点最小的
报文延时
▪ 最佳性能
fvrom Masteerr
to Master
Schneider Electric - ISC Marketing - 1/2010
9
EtherCAT 性能
• 40 轴 (每轴6字节输入/ 输出数据) • 50 I/O 站，总共560个 EtherCAT 总线端子 • 2000 数字量 + 200 模拟量I/O, 总线长度 500 m • EtherCAT性能 : 循环时间 230µs
风电机组1.5MW风力发电机组倍福模块相关知识介绍
安全链原理
• 安全链原理 安全链是独立于计算机系统的最高一级保护
措施。采用反逻辑设计，将导致风力发电机组处 于危险状态的故障接点串联成一个回路，一旦其 中一个接点动作，将导致安全链断开，触发紧急 停机。紧急停机后，只能手动复位后才能重新起 动。
模块简介
EK1100 | EtherCAT 耦合器
Us 24V: 表示耦合器的工作电 压 Up 24V: 模块供电电压 Link/Act E-bus: Ebus连接状态 Run： 运行状态
EK1100 耦合器用于将 EtherCAT 与 EtherCAT 端子 (ELxxxx) 相连。 一个站由一个 EK1100 耦合器、任意多个 EtherCAT 端子和一个总线末端端子
PLC简介
CX1100诊断
错误码 永久连续闪烁
第一次慢闪1次
第一次慢闪2次
第一次慢闪3次
第一次慢闪4次 第一次慢闪5次 第一次慢闪9次 第一次慢闪14次 第一次慢闪15次 第一次慢闪16次
错误码参数
第二次慢闪0次 第二次慢闪1次 第二次慢闪2次 第二次慢闪0次 第二次慢闪n次 (n > 0)
第二次慢闪0次
组成。
模块简介
BK1120 | EtherCAT 耦合器
供电: 第一排2个端子标有24V、0V，提供耦合器及 Kbus电源。 第二排2个端子标有+，第三排2个端子标有-， 提供外围I/O设备电源
BK1120 总线耦合器可将模块化、可扩展的电子端子排连接到 EtherCAT 实时 以太网系统。 BK1120 耦合器用于将 EtherCAT 与 EtherCAT 端子 (KLxxxx) 相连。 一个节点由一个总线耦合器、任意多个（1-64 之间）端子模块（通过 K-bus 扩 展时最多为 255 个）和一个末端端子模块组成。
倍福Beckhoff_product_overview_2014_cn
百万欧元 470 460 450 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
总线端子模块控制器 BC/BX5xx0（IEC 61131-3）
EtherCAT
总线耦合器 EK5x00，EtherCAT 端子模块 EL/ESxxxx
以太网交换
机 CU20xx PCI 以太网接口卡 FC90xx
PCI Lightbus 接口卡 FC200x
总线耦合器 BK9xx0，总线端子模块 控制器 BC/BX9xx0（IEC 61131-3）
技术规格若有变更，恕不另行通知
XTS | 磁悬浮输送系统
7
自动化新技术
工业 PC
....控制柜式工业 PC 16 各种尺寸规格（从“迷你型”到 ATX PC） 各种性能等级（Intel® Atom™ 到 Core™ i7，
..四核），自主设计和生产工业主板 由于 Beckhoff 一直坚持自主研发和生产，最 新的 PC 技术和控制组件长生命周期之间有
嵌入式控制器
CX5120，CX5130， CX5140
嵌入式控制器 CX2020，CX2030，CX2040
嵌入式控制器 CX80xx
PCI 以太网接口卡 FC90xx
总线耦合器 BK1120（K-bus 接口）， 总线端子模块 KL/KSxxxx
EtherCAT 耦合器 EK1xxx，EtherCAT 端子模 块 EL/ESxxxx
十一种工业实时以太网系统结构概论
种主要类型的现场总线、工业以太网和实时以太网，具体类
型详见表 １。 表１ ＩＥＣ６１１５８ Ｅｄ．４ 现场总线类型
表 １ 中的 Ｔｙｐｅ１ 是原 ＩＥＣ６１１５８ 第一版技术规范的内容， 由于该总线主要依据 ＦＦ 现场总线和部分吸收 ＷｏｒｌｄＦＩＰ 现场 总线技术制定的，所以经常被理解为ＦＦ现场总线。Ｔｙｐｅ２ ＣＩＰ （Ｃｏｍｍｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）包括 ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔ现场 总线和Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰ实时以太网。Ｔｙｐｅ６ ＳｗｉｆｔＮｅｔ现场总线由 于市场推广应用很不理想，在第四版标准中被撤消。Ｔｙｐｅ１４ 是我国的ＥＰＡ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｆｏｒ Ｐｌａｎｔ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）实时以太网。 ２００５ 年 １２ 月 ＥＰＡ 正式进入 ＩＥＣ６１１５８ 第四版标准，成为 ＩＥＣ
的网段是第一网段（一组从站），同时该网段可通过总线耦 合器扩展更多网段。在此基础上，开发了 ＩＮＴＥＲＢＵＳ ＴＣＰ／ ＩＰ 实时以太网，在 ＩＮＴＥＲＢＵＳ 通信协议中，予定义的 ６／２ 行 规中规定：通过 ＡＲ－Ｓｅｎｄ－Ｄａｔａ－Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ 可以透明访问 ＩＮＴＥＲＢＵＳ 设备，它适合于带有其他协议栈如 ＴＣＰ／ＩＰ 和基 于 ＴＣＰ／ＩＰ 应用程序的设备，该协议栈使用 ＡＲ－Ｓｅｎｄ－Ｄａｔａ－ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ 而不影响行规定义。
图３ Ｐ－ＮＥＴ ｏｎ ＩＰ实时以太网系统结构
４．４ ＩＮＴＥＲＢＵＳ ＴＣＰ／ＩＰ 实时以太网
ＩＮＴＥＲＢＵＳ 现场总线早在 １９８４ 年就由德国 Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｃｏｎ－ ｔａｃｔ公司研发，并得到Ｉｎｔｅｒｂｕｓ ｃｌｕｂ国际组织的支持。ＩＮＴＥＲ－ ＢＵＳ 在全球有 １０００ 多家总线设备生产商，提供多达 ２５００ 种 产品，到目前为止，在世界各地的节点安装量突破１１００万个。
5种主流的以太网的比较
V o l u m e 6, I s s u e PROFINET POWERLINK EtherNet/IP EtherCAT SERCOS III系统如何运行用户组织背景一览投资可行性及性能您需要知道的每件事系统比较五大主流技术S t e f a n S c h ön e g g e rB h a g a t h S i n g h K a r u n a k a r a nH u a z h e n S o n gS t ép h a n e P o t i e rA n t o n M e i n d lC h r i s t i a n S c h l e g e l对局外人而言，工业以太网存在很多让他们混淆的问题-而且并非孤立，即使那些专家有时候也被各种风起云涌的竞争系统所困扰,尽管制造商们提供了很多信息，描述他们的技术性能和特定的功能，并希望给出易于理解的解释，然而，用户仍然发现他们无法从这里获得比较全面信息以支持他们进行这个方面的投入。
我们也的确经常会遇到这方面的需求-寻求一个概要性的对于主流系统的评价：“在哪些方面存在差异？”，因此，我们觉得有必要出版一个专刊用来探讨这个话题，在创建这个话题时，我们试图去尽力保持客观与公正的角色，我们的综述聚焦于技术本身及其商业意义，也同时考虑了评估系统的战略要素－这主要是对那些考虑长期以太网设备投资安全性的决策者而言的。
在这个刊物中的观点来源于与多个领域中的开发者及决策制定者的交流与探讨而获前言1 s 10 00 s 1 ms 10 ms 100 ms 1 s 10 s高性能同步处理,电子传动机床,高速过程,机器人输送系统,简单控制,多数自动化系统楼宇技术,控制和自动化水平,无故障过程和仓储系统响应时间/抖动实时等级和应用领域实时的不同方法其中一个关键的区别在于不同的工业以太网如何调度并管理数据传输使得网络可以提供实时性，EtherCAT和SERCOSIII 的通信采用了集束帧方式：在每个周期，网络向所有的节点发送一个数据报文，从一个节点到另一个沿环形拓扑结构进行传输，同时采集每个节点的响应数据。
倍福 EtherCAT 介绍
bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle bus cycle
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
无需下挂总线
EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology
8
EtherCAT : ➢ 快速 ➢ 工业以太网 ➢ 接线更加灵活 ➢ 配置简便 ➢ 费用更低 ➢ 易于实现 ➢ 成熟 ➢ 开放 ➢ 通用
实用原则: 以太网 “飞一般”
„飞一般“的运算，节约时间
▪ 数据在报文传送期间可以修改或添加，而无需堆栈、缓存 或分解/组合。
▪ 每个节点最小的
报文延时
▪ 最佳性能
Beckhoff TwinCAT
Beckhoff PC总线卡，交换机
1
EtherCAT – 用于控制和自动化技术的以太网
EtherCAT: Ethernet Control Automation Technology
2
EtherCAT : ➢ 快速 ➢ 工业以太网 ➢ 接线更加灵活 ➢ 配置简便 ➢ 费用更低 ➢ 易于实现 ➢ 成熟 ➢ 开放 ➢ 通用
15
EtherCAT : ➢ 快速 ➢ 工业以太网 ➢ 接线更加灵活 ➢ 配置简便 ➢ 费用更低 ➢ 易于实现 ➢ 成熟 ➢ 开放 ➢ 通用
„慢“的控制系统同样受益
使用EtherCAT的系统结构
I PLC task O I PLC task O I PLC task O I PLC task O I PLC task
实时以太网技术的发展与应用评述
实时以太网技术的发展与应用评述1 引言现场总线曾经是工业自动化系统中的主流通信解决方案，但长期以来的现场总线标准之争，不仅干扰了用户选择，而且影响了现场总线的互操作性和互换性，延缓了现场总线的发展速度，影响了其发展前景[1]。
同时，不断增长的用户需求已经超出了传统现场总线技术的能力范围，如分布式运动控制系统对数据通信的实时性、同步精度、通信周期时间都有着很高的要求。
作为最成功的局域网技术，以太网具有高通信速率、高性价比、易于实现管控一体化等优点，近年来在工业控制网络领域得到了广泛应用，统称为工业以太网。
传统的基于IEEE802.3标准的以太网技术采用CSMA/CD MAC机制和冲突退避算法，导致了信息传送的滞后和延时非确定性，不能满足工业实时通信的要求，通过交换式以太网技术、全双工通信以及各种信息级、流量控制技术，到目前为止可以将工业以太网的实时响应时间做到5~10ms[2]。
但对于响应时间小于5ms的应用，普通的工业以太网已不能胜任，如高精度多轴伺服系统中要求实时响应时间小于1ms，抖动小于1μs。
为了满足高实时性能应用的需要，各大公司和标准组织提出了多种提升工业以太网实时性的技术解决方案，这就是实时以太网。
本文旨在介绍实时以太网技术的发展来源和技术原理，并分析其应用状况及发展趋势。
2 工业以太网工业以太网是以太网在工业控制领域的延伸。
严格意义上说，工业以太网是现场总线的子集，但又区别于传统的现场总线。
以太网技术最初是针对商用网络设计，其可靠性、实时性不能满足工业通信要求，因此早先并没有大规模应用在工业领域中。
工业以太网技术的发展，是由于高速以太网技术、交换式以太网技术以及全双工通信模式技术的发展及其相互结合和应用，提高了以太网通信的可靠性和实时性。
使用工业以太网技术，还可以方便的连接上层的企业管理层、中层的过程监控层以及底层的现场设备层。
同现场总线情况类似，鉴于工业以太网技术的巨大商机，众多自动化厂商和组织纷纷推出自己的工业以太网技术规范，如Ethernet/IP、PROFInet、EtherCA T、Ethernet Powerlink、Modbus/TCP等。
如何正确使用Beckhoff产品_2006.01
如何正确使⽤Beckhoff产品_2006.01 BECKHOFF⾃动化新技术倍福中国2006年全国销售会议资料如何正确使⽤BECKHOFF 产品（硬件部分）2006年1⽉⽬录第四章正确使⽤Beckhoff 产品（硬件部分） (5)4.1 综述 (5)4.1.1 K-bus 本地总线控制技术 (5)4.1.2 Lightbus 总线技术 (5)4.1.3 通⽤现场总线技术 (5)4.1.4 TwinCAT 实时核技术 (6)4.1.5 EtherCAT 实时以太⽹技术 (6)4.1.5.1 I/O层超⾼速实时以太⽹ (6)4.1.5.2 ⼯作原理 (6)4.1.5.3 端⼦实现以太⽹ (6)4.1.5.4 协议 (7)4.1.5.5 性能 (7)4.1.5.6 EtherCAT 替代PCI (8)4.1.5.7 拓扑结构 (8)4.1.5.8 分布时钟 (8)4.1.5.9 热连接 (8)4.1.5.10 诊断 (9)4.1.5.11 总线端⼦ (9)4.1.5.12 开放性 (9)4.2 产品分类 (9)4.2.1 IPC 类产品 (9)4.2.2 嵌⼊式 PC CX1000 类产品 (10)4.2.3 现场总线类产品 (10)4.2.4 驱动技术类产品 (13)4.2.5 TwinCAT 类产品 (13)4.3 常见问题问答 (14)4.3.1 IPC 类 (14)A001. 使⽤⼯控机应注意的问题 (14)产品中常见技术术语的定义和解释（CP-Link，ADS） (15)A002. BeckhoffA003. 如何解决⼯控机和CX系列的耐温问题？ (16)A004. 如何使⼯控机保持安全运⾏ (16)4.3.2 嵌⼊式 PC CX1000 类 (17)B001. 如何恢复 CX1000 /doc/61b15de9daef5ef7ba0d3cb9.html 的出⼚设置 (17)B002. CX1000 系统的供货时间是多长？ (18)B003. 什么情况下选⽤ /doc/61b15de9daef5ef7ba0d3cb9.html 和 Windows XP 嵌⼊式操作系统？ (18) B004. 如何选择闪存⼤⼩(Windows /doc/61b15de9daef5ef7ba0d3cb9.html /Windows XP 嵌⼊式)? (18) B005. 什么情况下使⽤ 16/32 MB 和 64/128 MB 内存? (19)B006. 什么情况下使⽤ CF 卡和 IBM 微型驱动硬盘? (19)B007. 哪⾥可以找到 CX1000 的技术⽂档资料? (19)B008. 哪些选件(如：现场总线接⼝、附加的串⾏接⼝) 是预安装件，哪些选件可单独订货? (19)B009. CX1000 系统可以连接多少个现场总线接⼝，如何对它们进⾏组态? (20)B010. 能否使⽤ 2 个 CX1000 CPU ⽤于冗余系统? (20)B011. 现有的现场总线接⼝能否既⽤于 Windows /doc/61b15de9daef5ef7ba0d3cb9.html ⼜能⽤于Windows XP 嵌⼊式系统? (20)B012. 什么情况下使⽤ CX1000 带 TwinCAT (PLC 或 NC PTP) 软件的全版本(包括编程/组态⼯具) 或使⽤只安装有运⾏核软件的版本? (20)B013. 需要在我的 CX1000 中注册 TwinCAT (PLC 或 NC PTP 运⾏核) 吗?(20)B014. 当更换⼀套新的 CF 卡时，需要重新注册 TwinCAT (PLC 或 NC PTP 运⾏核) 吗? (20)B015. 在我⽤ CF 卡安装新的映像(更新)后，CX1000 如何检测我在 CX1000 上安装有 TwinCAT PLC (或 NC PTP 运⾏核)?(20)B016. 在 CX1000 上使⽤ TwinCAT NC PTP，可以运⾏多少个轴? (20)B017. CX1000 可以运⾏ TwinCAT NCI 吗? (20)B018. 哪些可视化软件可以⽤于 Windows /doc/61b15de9daef5ef7ba0d3cb9.html 和 Windows XP 嵌⼊式操作系统? (21)B019. 什么情况下使⽤ SCADA 软件和微软开发⼯具? (21)B020. Windows /doc/61b15de9daef5ef7ba0d3cb9.html 和 Windows XP 嵌⼊式映像为何不同，它们之间的区别是什么? (21)B021. 我的应⽤程序可以使⽤多少 RAM ? (21)B022. 我可以更新新的映像版本吗? 如何做? (21)B023. CX1000 的性能如何? (21)B024. 哪些型号的控制⾯板可以⽤于 CX1000? (22)B025. CX1000 可以连接多少个本地端⼦ CX1000? (22)B026. CX1000 中如何与 UPS 系统连线? (22)B027. CX1000 的启动时间是多少? (22)B028. 什么类型的设备可以连接到 USB 接⼝? (22)B029. CX1000 完成了哪些认证并取得了哪些认证证书? (22)B030. CX1000 除可以运⾏于 Windows 操作系统以外，还可以运⾏于哪些操作系统? (22)B031. CX1000 系统能预安装⽤户⾃⼰定制的映像吗? (23)B032. 可以同时使⽤ CX1000-N002 (2xRS232) 和 CX1000-N005 (2xRS422/485) 模块吗? (23)B033. 为什么在样本中出现的导向开关不可⽤? (23)4.3.3 现场总线类 (24)C001. 如何正确设定现场总线的波特率？组⽹时应注意的问题。
beckhoff ek1100工作原理
beckhoff ek1100工作原理Beckhoff EK1100工作原理1. 简介Beckhoff EK1100是一种用于工业自动化和控制系统的设备，它可以将外部传感器和执行器连接到工业以太网（Industrial Ethernet）网络中。
EK1100通过在两个不同的网络领域之间进行通信，实现了实时控制和数据交换。
2. 工作原理EK1100的工作原理基于EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）总线系统。
EtherCAT是一种高性能、实时、分布式的工业以太网通信技术，被广泛应用于工业自动化领域。
EK1100通过一个EtherCAT从站接口将外部设备连接到EtherCAT主站。
从站接口将从站设备和主站通过EtherCAT总线进行连接，并实现数据的实时传输和交换。
3. EtherCAT总线基本原理EtherCAT总线采用了一种主从传输结构，其中一个EtherCAT从站设备作为数据传输的起始点，另一个从站设备作为数据传输的结束点。
主站负责管理总线上的数据传输和同步。
数据传输过程数据在EtherCAT总线上通过一种称为”分布式时钟”的机制进行传输。
分布式时钟使用了主站向从站广播同步信息的方式，从而确保所有从站设备之间的同步性。
数据在总线上被划分为多个帧（frame），每个帧包含一个标头（header）和一个数据（data）部分。
主站负责向从站广播帧，并对数据进行读取和写入。
4. EK1100的功能连接外部设备EK1100提供了多个接口，用于连接各种类型的外部设备。
它支持数字输入和输出、模拟输入和输出、温度传感器、位置传感器等多种类型的设备。
数据交换和实时控制EK1100通过EtherCAT总线将外部设备连接到控制系统中，实现了数据的实时交换和控制。
它可以高效地传输大量数据，并支持精确的同步操作。
配置和管理EK1100支持配置和管理界面，可以通过软件工具对设备进行参数配置和监控。
beckhoff模块功能简介
beckhoff模块功能简介塔基模块
模块供电EL9210
安全模块EL6900
本组为输出4回路ETHERCAT通讯模块EK1110
数字量输⼊
E1104
通过以太⽹通讯，
实现模块的拓展，
⽤于⼀组模块和另
⼀组模块串联
输⼊2的通道有信号
时指⽰绿灯亮
输⼊4的通道有信号
时指⽰绿灯亮
数字输⼊1、2、3、4通道为信号的反馈接收点，采集到的数字信息将由此通道提交给PLC
数字量输出EL2004
输出2正常输出24V
时，指⽰绿灯亮
输⼊4回路
模拟量输⼊EL3122
ETERCAT 通讯模块EK1521
CANOPE 通讯模块EL6751
通讯正常
CPU
状态错误
机舱模块
数字量输⼊EL1104
数字量输出EL2004
系统端⼦模块EL9410
安全模块EL1904
模拟量输⼊EL3122
模拟量输⼊EL3204
模拟量输⼊EL3062
EL4002
系统端⼦模块EL9410
位置测量端⼦模块EL5001
位置测量模块EL5151
EL6731。
倍福选型手册
1Beckhoff 工业 PC工业 PC | 用于各种场合的 PC 控制嵌入式 PC | 用于中等控制任务的模块化工业 PC Beckhoff I/O总线端子 | 实现自动化的通用基础元件现场总线端子盒 | 紧凑型 IP 67 模块EtherCAT | 超高速实时以太网 I/O光导总线 | 快速光纤总线PC 现场总线接口卡，交换机 | 智能化接口驱动技术 | 可完成高动态定位任务的驱动系统Beckhoff 自动化系统TwinCAT | 基于 PC 的 PLC 及运动控制自动化新技术2BECKHOFF 自动化新技术Beckhoff 公司致力于为您实现基于 PC 控制技术的开放式自动化系统。
我们的产品范围包括工业 PC 、现场总线组件、驱动技术和自动化软件。
这些产品线既可作为独立的组件来使用，也可将它们集成到一个完整的控制系统中，用于各种领域。
Beckhoff 公司的组件和系统解决方案已在世界各地得到了广泛的应用。
Beckhoff 机构遍布各大洲位于德国威尔市的 Beckhoff 总部是公司核心部门的所在地。
公司总部下属管理部、市场部、研发部、生产部、支持与服务部。
公司在瑞士、奥地利、芬兰、瑞典、丹麦、法国、意大利、波兰、立陶宛、俄罗斯、中国、加拿大和美国设立有分支机构，加上世界各地的合作伙伴，使 Beckhoff 公司的业务已遍及 50多个国家。
创新产品和全方位服务Beckhoff （倍福）工业电子部成立于 1980 年，归属于 1952 年创建的倍福电气有限公司。
自那时以来，对新产品连续不断的开发为公司的持续发展提供了基础。
研发部创造了一个又一个新产品和解决方案。
1986年推出了第一个具有实时能力的 PC 控制器。
满足市场实际需求的先进理念和解决方案为 Beckhoff 在全世界所有自动化技术领域内取得成功提供了保证。
无论是客户在硬件或软件方面的特殊应用，Beckhoff 都将为他们提供全面而完善的服务。
Eathercat
EtherCAT求助编辑百科名片EtherCAT产品EtherCAT 是开放的实时以太网络通讯协议，最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研发。
EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。
EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。
目录简介原理端子实现以太网协议性能拓扑结构分布式时钟热连接高可用性安全性诊断开放性展开简介原理端子实现以太网协议性能拓扑结构分布式时钟热连接高可用性安全性诊断开放性展开编辑本段简介Ethercat主张"以太网控制自动化技术" 。
它是一个开放源代码，高性能的系统，目的是利用以太网协议（最惠国待遇系统局域网），在一个工业环境，特别是对工厂和其他制造业的关注，其中利用机器人和其他装备线上的技术。
EtherCAT是IEC规范(IEC/PAS 62407)。
编辑本段原理目前有多种用于提供实时功能的以太网方案：例如，通过较高级的协议层禁止CSMA/CD存取过程，并使用时间片或轮询过程来取代它。
其它方案使用专用交换机，并采用精确的时间控制方式分配以太网数据包。
尽管这些解决方案能够比较快和比较准确地将数据包传送到所连接的以太网节点，但带宽的利用率却很低，特别是对于典型的自动化设备，因为即使对于非常小的数据量，也必须要发送一个完整的以太网帧。
而且，重新定向到输出或驱动控制器，以及读取输入数据所需的时间主要取决于执行方式。
通常也需要使用一条子总线，特别是在模块化I/O系统中，这些系统与Beckhoff K-总线一样，通过同步子总线系统加快传输速度，但是这样的同步将无法避免引起通讯总线传输的延迟。
通过采用EtherCAT技术，Beckhoff突破了其它以太网解决方案的这些系统限制：不必再像从前那样在每个连接点接收以太网数据包，然后进行解码并复制为过程数据。
BECKHOFF技术原理
BECKHOFF技术原理BECKHOFF技术原理（Beckhoff Technology）是一种基于PC控制技术的开放式自动化技术平台，由德国BECKHOFF公司开发。
该技术通过将传感器、执行器和控制器整合在一起，实现了高性能、高可靠性的自动化系统。
BECKHOFF技术原理的核心原理是基于实时以太网（EtherCAT）通信技术的分布式控制。
实时以太网是一种高速、可靠的通信协议，可以确保数据的实时传输，因此非常适合用于工业自动化。
分布式控制的思想是将控制任务分散到系统的各个节点上，每个节点都有独立的处理器和输入/输出（I/O）模块，通过实时以太网相互通信，实现分布式控制。
BECKHOFF技术原理的另一个关键点是采用面向对象的编程概念。
面向对象编程通过定义对象的属性和方法来描述系统的功能和行为，同时提供了良好的模块化和重用性。
每个节点都可以看作一个对象，通过面向对象编程的思想，可以更加灵活地配置和组织控制系统。
在BECKHOFF技术原理中，硬件部分由PC、EtherCAT总线和I/O模块组成。
PC是整个系统的核心，负责控制和管理各个节点。
EtherCAT总线连接了各个节点，实现数据的高速传输和同步。
I/O模块负责与传感器和执行器进行数据交换，包括模拟量输入输出、数字量输入输出等。
软件部分由工程界面和运行时系统组成。
工程界面用于系统的配置和编程，可以通过图形化界面直观地进行参数设置和逻辑设计。
运行时系统则负责实际的控制运行，将编程的逻辑转化为对硬件的控制命令。
1.高性能：BECKHOFF技术原理基于PC控制平台，通过充分利用PC 的计算能力和存储能力，可以实现复杂的控制算法和数据处理任务。
2.高可靠性：BECKHOFF技术原理采用分布式控制的思想，将控制任务分散到各个节点上，避免单一故障点。
同时，实时以太网的通信机制可以确保数据的可靠传输和同步。
3.灵活可扩展：BECKHOFF技术原理的硬件部分可以通过模块化的方式进行配置，可以根据实际需求自由选择所需的I/O模块和功能模块。
ethercat 入门 系统描述
EtherCAT 入门系统描述导言EtherCAT（以太CAT）是一种实时以太网通信协议，用于在工业自动化领域中，实现高性能、低延迟的实时控制系统。
本文将介绍EtherCAT的基本概念、工作原理、应用领域和入门实践，帮助读者对EtherCAT有一个全面的了解。
1. EtherCAT 概述EtherCAT是一种基于以太网的实时控制总线技术，由Beckhoff在2003年开发并发布。
EtherCAT使用一种分布式时钟同步方法，可以在微秒级实现通信，具有低延迟和高带宽的特点。
它通过实时以太网实现分布式控制器、设备和传感器之间的通信，并支持多种通信拓扑，如线性、环形和星形等。
2. EtherCAT 架构EtherCAT系统由主站和从站组成。
主站通常是一个工控机或PLC，负责发送和接收数据。
从站可以是各种类型的设备和传感器，如电机驱动器、温度传感器等。
主站通过EtherCAT总线将数据发送到从站，并从从站接收响应数据。
3. EtherCAT 性能特点3.1 高实时性EtherCAT通过一种优化的通信协议和分布式时钟同步机制，实现了高实时性的通信。
在EtherCAT网络中，从站可以将数据实时传输到主站，主站可以实时下发控制指令到从站，这使得EtherCAT非常适用于实时控制和反馈应用。
3.2 低传输延迟EtherCAT的通信延迟非常低，通常在微秒级别。
这主要得益于EtherCAT的传输方式，数据在从站上通过实时以太网线路进行处理，然后再通过总线传输到主站。
这种快速传输的特点使得EtherCAT在需要快速响应的应用中非常有用。
3.3 高带宽EtherCAT的带宽可以根据实际应用需求进行扩展，可以支持多个从站同时进行数据传输。
这使得EtherCAT在需要高带宽的应用场景中非常适用，如高速运动控制和大规模数据采集等。
4. EtherCAT 应用领域EtherCAT在众多工业自动化领域中得到广泛应用，以下是一些常见的应用领域：- 机床控制：EtherCAT可用于高精度和高速度的机床控制系统，通过将运动控制器和传感器连接到EtherCAT总线上，实现快速准确的运动控制。
EtherCAT系统搭建与测试指导(采用Beckhoff 公司的测试套件)
EtherCAT系统搭建与测试指导(采用 Beckhoff公司的 TC9910-B112测试套件)Version 0.1Date: 2010-10-09版权申明TrademarksBeckhoff®, TwinCAT®, EtherCAT®,Safety over EtherCAT®,TwinSAFE® andXFC® are registered trademarks of and licensed by Beckhoff Automation GmbH. Other designations used in this publication may be trademarks whose use by third parties for their own purposes could violate the rights of the owners.Patent PendingThe EtherCAT Technology is covered, including but not limited to the following German patent applications and patents: DE10304637, DE102004044764, DE102005009224, DE102007017835 with corresponding applications or registrations in various other countries.DisclaimerThe documentation has been prepared with care. The products described are, however, constantly under development. For that reason the documentation is not in every case checked for consistency with performance data, standards or other characteristics. In the event that it contains technical or editorial errors, we retain the right to make alterations at any time and without warning. No claims for the modification of products that have already been supplied may be made on the basis of the data, diagrams and descriptions in this documentation.Copyright© Beckhoff Automation GmbH 05/2009.The reproduction, distribution and utilization of this document as well as the communication of its contents to others without express authorization are prohibited. Offenders will be held liable for the payment of damages.All rights reserved in the event of the grant of a patent, utility model or design.1 EtherCAT 协议介绍EtherCAT 是德国倍福(Beckhoff)公司提出的开放式实时以太网，由独立的技术小组ETG(EtherCAT Technology Group)负责管理和推广。
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-典型响应时间 1 ms
22 RV
02.05.2020
资料仅供参考
EtherCAT的发展历程
通过 TCP/IP 或 UDP/IP的通讯 e.g. ModbusTCP, ADS, ….
实时以太网
- 无实时 - 循环时间 2 – 50 ms - 无特殊的软硬件需求
- 硬实时 - 循环时间 1 ms - TwinCAT I/O 和Intel以太网芯片
11 RV
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网: 刷新时间
18µs
n * 18µs
以太网帧 Node 1
以太网帧 Node n
- 所有以太网帧无须等待从站的响应即可成功发送 - 传送一个160 字节的以太网帧 (相当于 140 字节的数据),只需要18 µs .
12 RV
02.05.2020
• 循环周期：低于 1 ms • 大的数据流 • 确定性和实时能力 • 过程数据的循环通讯 • 参数数据的非循环通讯 •(简单的纵向集成)simple vertical integration • 灵活的拓普结构 • 节约成本
2 RV
02.05.2020
资料仅供参考
以及网+实时?
软硬件要求: 硬件:
22 Bytes
Beckhoff RTEthernet
Ethernet-Header (MAC-ID)
46...1500 Bytes Ethernet-Data
88-A4
5 RV
CRC
02.05.2020
资料仅供参考
Y-driver for RT-Ethernet + EtherCAT
带实时以太网驱动的TwinCAT I/O
I PLC O
I PLC O
I PLC O
I PLC O
I PLC O
I PLC O
I PLC O
Ethernet 延时
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
TI/O
最短时间
最长的反应时间
Bus 刷新时间 Bus 循环时间
Input Input (Worst case) (Best case)
响应
Ca. 1500 μs
18 μs
与LightBus相比: 105 ms x 2 = 210 ms PROFIBUS 12 Mbaud: 18 ms x 2 = 36 ms
16 RV
02.05 刷新时间
PLC-任务
实时以太网
输出数据
K-Bus
4,5 μs
输入数据
资料仅供参考
实时以太网: 刷新时间
- 经过交换机向设备发送和接收数据帧 - 接收和发送数据之间的延时约为10-300µs,这取决于交换机和传输数据的多少
13 RV
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网: 刷新时间
当帧到达耦合器后,内部总线周期激活, 仅当所有收到的数据刷新并可用后,才发出 响应信息.
3 RV
02.05.2020
资料仅供参考
第一个 Beckhoff 解决方案: RT-Ethernet
•实时以太网驱动 („Y-driver“) 支持 Windows 2000/XP •物理介质为标准以太网 •全双工通讯: 仅需交换机而无需HUB集线器. •只需要标准的网络组件 •可用其它以太网协议的并行传输 •高性能 (媲美 Powerlink) •费用低廉 •2002起供货
14 RV
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网: 刷新时间
16µs
n * 16µs
response
以太网帧 Box 1
以太网帧 Box n
有可能出现这种情况, 所有的帧尚未完全发送完毕,而部分连接设备的帧已经返 回到主站, 这是因为: 1. 以太网全双工通讯, 同时发送和接收 2. 数据存放在缓冲区, 由交换机控制其发送
PCI bus
CPU
• 需要20-30%的CPU资源
以太网卡
• TwinCAT 实时以太网 IO +
IPC 硬件以太网卡
EtherCAT 使用 DMA 控制器传输过
程数据
CPU
PCI bus NIC card
DMA
PC 内存 PC 内存
7 RV
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网配置 I
Windows2000/XP 标准的网络适配器
资料仅供参考
实时以太网配置 II
Windows2000/XP 标准的网络适配器
Switch
I/O (BK9000)
I/O
(Drives)
9 RV
使用硬实时:
通过第二个网络适配器与办公 室/公司网络通讯
办公室/公司网络
Switch
Windows2000/XP
标准的网络适配器
网络变量 / ADS
Windows2000/XP 标准的网络适配器
交换机
•带标准Intel网络适配器的工业计算机 •交换机可堆迭 •100 Base-Tx时,传输距离可达100米 •标准的快速以太网 100 Mbit/s,使用Cat5e网线 (屏蔽双绞线) •标准的RJ45接头
优势: 交换机 仅需使用标准的网络组件
I/O (BK9000)
Drives
8 RV
02.05.2020
• 无,若目前使用10 /100 MBaud 双工 CSMA/CD 或 Hubs . • 有, 若目前使用100 MBaud全双工路由器(RT-Ethernet) 或无
(EtherCAT)
软件:
• 无, 若目前使用TCP/IP 堆栈 (标准操作系统或 RTOS). • 有, 若直接在RTOS的以太网框架内使用协议.
同步总线系统 (Lightbus, PROFIBUS)
输出数据
输入数据
17 RV
20 字节的输入/输出数据
02.05.2020
资料仅供参考
刷新-, 循环- 和反应时间
Beckhoff TwinCAT / 实时以太网
I PLC Task O I PLC Task O I PLC Task O II PPLLCCTTaasskk OO I PLC Task O
20 RV
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网相对于其它总线系统的优势:
- 无需特殊的现场总线卡 (低成本) - 使用标准的以太网组件实现灵活的连接
- 局域网 - 广域网 - 光纤 -… - 高传输率 - 整个系统的快速响应时间 - 使用DMA 控制器节约 CPU资源供其它应用程序使用
21 RV
• 硬实时通讯
• 如经许可, 还能控制操作系统的 以太网通信controlling of operating system Ethernet traffic
Windows
TwinCAT
TCP/IP
(原始WINDOWS堆栈)
NDIS 协议
NDIS 端口 NDIS 端口
I/O System
过程映象区 TwinCAT I/O TwinCAT I/O
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网: 组件
- AX2000-B900
- 典型响应时间 250 µs
- BK9000
-典型响应时间 1 - 3 ms
- BK9100
-典型响应时间 1 - 3 ms
- IL230x-B900
-典型响应时间 1 - 5 ms (因为可以连接多达 120个 IE – 模块)
Output Tmdv: 主站处理延时
TI/O: 本地I/O刷新时间(Firmware)
18 RV
02.05.2020
资料仅供参考
实时以太网的响应时间测量
输入信号 最慢2,4 ms 最快1,4 ms
输出信号
I/O-Bus I/O-Bus
输入 滤波
任务: 1 ms
网格 0,4 ms
Jitter 1 ms
Profibus 同步模式
4 任务周期
运行时间:
每个周期刷新60 个从站, 每个从站140字节 数据
小计
126 ms
4 * 126 ms = 504 ms
20 ms
4 * 20 ms = 80 ms
实时以太网
2 任务周期
2 ms (不含 K-Bus) 含K-Bus,最大刷新 时间: 2 ms 加 K-Bus 刷新 时间 2 * (2 ms +3 ms KBus) = 10 ms
Jitter(抖动) = 任务周期!
19 RV
总线系统 任务周期 总线周期 总线模式 波特率 主站同步 从站同步 输入滤波
实时以太网 1 ms 1 ms Polling令牌式 100 MBaud yes yes 0,2 ms
02.05.2020
资料仅供参考
比较响应时间
任务时间
Lightbus
4 任务周期
6 RV
以太网控制器
以太网控制器
e.g. Profibus Master
02.05.2020
资料仅供参考
RT-Ethernet + EtherCAT: 直接内存访问为主站节约时间
传统的PC控制硬件
IPC 硬件总线卡
现场总线PC卡:
DP RAM
• 通过PCI卡和CPU通讯 • 占用CPU来传输PC内存
嵌入式 PC (CX1000)
02.05.2020
资料仅供参考
用实时以太网实现PC-PC 通讯
网络变量 ▪ 发布/接收模式 :