倍福EtherCAT介绍及应用
YAKO EtherCAT驱动器(Mini_3E)与倍福主站的连接指南说明书
EtherCAT 驱动器(Mini_3E)与倍福主站的连接指南说明：本文介绍如何使用Beckhoff的EtherCAT主机软件TwinCAT 2(或/及TwinCAT 3)和控制器连接并控制YAKO的EtherCAT总线驱动器。
按照步骤操作后，可以使用TwinCAT 2(或/及TwinCAT 3)里的NC控制器(软件界面)通过YAKO EtherCAT驱动器来控制电机运动。
以下将介绍两种连接方式：1. 使用电脑作为主机2. 使用Beckhoff的控制器作为主机如需了解更高级的运动控制功能，请咨询Beckhoff。
适用于：Beckhoff TwinCAT 2(或者 TwinCAT 3)软件(以Beckhoff CX9020-0112 PLC,或者倍福其他型号的控制器+EtherCAT扩展模块。
本手册以Beckhoff CX9020-0112 PLC为例。
)与YAKO EtherCAT总线驱动器和匹配的相应电机。
日期：2018 年03 月连接指南：第1 步从研控网站下载YAKO EtherCAT驱动器Mini_3E的XML文件；第2 步安装Beckhoff的TwinCAT 2 (或者TwinCAT 3)软件；第3 步将YAKO EtherCAT驱动器Mini_3E的XML文件拷贝到TwinCAT 2 (或者TwinCAT 3)安装目录下的路径x:\TwinCAT\Io\EtherCAT； [特别指出：这里的“x”根据你软件安装的实际情况进行确定选择。
]第4 步使用网线连接主机(PC 或 PLC)到驱动器的“EtherCAT LINK IN”网口；[这里注意一下EtherCAT驱动器的“EtherCAT LINK IN”和“EtherCAT LINK OUT”的位置，一般来说这个顺序是不可逆的，有的主机(PC 或 PLC)在到驱动器的Link口会做一下这方面的扫描验证，比如欧姆龙的如NJ301-1200。
倍福系统介绍
5.2TwinCAT NC PTP与TwinCAT PLC的关系
PLC轴的控制，是指PLC程序中编程，调用运动 控制库的功能块 NC轴不需要编程，它的运算分为轨迹规划、PID 运算和IO接口处理。其中轨迹规划和PID运算是 固定的，与硬件无关。这些运算都在后台进行， 用户只需要进行参数设置。
物理轴，指驱动器、电机和编码器。物理轴的配 置，主是要驱动器的设置。在驱动器中，要配置 好正确型号的电机、编码器、电子齿轮比，还要 调整位置环、速度环、电流环的PID参数
用于将 EtherCAT 与 EtherCAT 端子 (ELxxxx) 相连。该耦合器将 来自 100baseTX 以太网的传递报文转换为 E 总线信号，一 个站由一个 EK1100 耦合器、任意多个 EtherCAT 端子和一个总线 末端端子组成
4.1 激光切割的I/O系统模块
5.1 NC PTP运动控制
TwinCAT NC做轨迹规划，是指接收到PLC指令以 某个速度运动到某个位置后，计算出每个NC周期 （比如：2ms）伺服轴应该到达的位置。 IO接口处理，是指根据轴的硬件类型和相应的参 数设置，进行单位换算，将NC运算得出的目的位 置，换算成驱动器可接受的输出变量值。
5.3 TwinCAT NC PTP的控制周期
2.5 可通过分布式现场总线主战/从站端 子模块选择性的集成现场总线
线性拓扑结构
总线拓扑结构Байду номын сангаас
星型拓扑结构
3.1 嵌入式控制器
BC-适用于小规模控制任务
BX-适用于中等规模控制任务
CX-适用于中大型复杂控制任 务
IPC-高性能，高精度的控制 任务
3.2 Twincat对BC/BX
3.3 EK1100 耦合器
EtherCAT总线技术简介
EtherCAT总线技术简介一、概述EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写，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)。
二、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，当帧通过每一个设备（包括底层端子设备）时，EtherCAT从站控制器读取对于该设备十分重要的数据；同样，输入数据可以在报文通过时插入至报文中，在帧被传递（仅被延迟几位）过去的时候，从站会识别出相关命令，并进行处理。
此过程是在从站控制器中通过硬件实现的，因此与协议堆栈软件的实时运行系统或处理器性能无关。
倍福EtherCAT介绍及应用
●256开关量I/O：１1 µs
●1000开关量Ｉ／O分布于10０节点:30 µｓ= 0.03 ms
●20０模拟量I/O（1６位) :50 µs,２0 kHｚ采样频率
●1０0伺服轴(每8字节IN+OＵＴ）:１００µs＝0.１ms
●１200０开关量I/O : 350 µs
ﻫI/Ｏ和驱动使用的以太网带宽ﻫ以太网帧: ≥ 8４字节(incl．pｒｅambｌｅ＋IＰＧＩnter PackｅtＧap）ﻫ
●若网络中只有EthｅrCat设备,则无须交换机ﻫ●显著的诊断功能ﻫ●以太网兼容的维护性能
●可使用标准交换机ﻫ●通过交换机:一个Mａc地址可访问多达６5５3５个节点ﻫ“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。ﻫ每个节点最小的报文延时最佳性能
ﻫﻫEtherCAT性能：ﻫ●40轴（每轴6字节输入/输出数据)
使用EtｈerCＡT的反应时间ﻫ ﻫ●反应时间明显降低–——同样的控制器性能
●再也没有下挂本地I/O循环和总线扩展延时
●得益于极其简单的协议,系统无需专门的主站
ﻫ现场总线:需要在控制系统中映射ﻫ●传统的现场总线系统生成一个物理的过程映像区ﻫ●物理的过程映像区必须映射到逻辑过程映像区ﻫ
ﻫ直接内存访问节约时间ﻫ现场总线卡：多达３0%的ＣＰＵ时间用于数据复制
●可从以太网段的内部及外部路由ﻫ
ﻫEtherCＡT布线更为灵活
电信号:１00 bａseTX aｎd E-bus
Ｅ-bus:低压差信号（ＬVDＳ)符合ＡＮSI／TIＡ/EIA-644用IEＥE８02.3ａe标准
EtｈerＣＡT代替PＣＩﻫ保护你的投资:ﻫ●现有总线系统的无缝集成ﻫ●过程映像区的刷新时间，经ＰCＩ（5００字节输入／输出数据)：400 µs
倍福TWINCAT3与第三方伺服连接
倍福TWINCAT3与第三方伺服连接（ETHERCAT）
第一步，将第三方带有ethercat通信功能伺服的描述文件（.xml）拷贝到C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT。
第二步，确认PLC是否在config MODE，如果不在PLC模式，请在工具栏里点击restart twincat按钮。
然后在解决方案资源管理器里展开IO，右击DEVICE，选中SCAN。
扫描完成后，将会扫描到第三方的伺服并添加到IO里，确认添加后，将会在
MOTION里添加当前轴。
第三步，修改轴参数。
在MOTION任务里的AXIS里点击添加的轴，然后找到PARAMETER,设置伺服相关的参数。
伺服参数设置完成后，需要点击ACTIVE
CONFIGURATION. 然后进入ONLINE。
通过界面可以简单的操作伺服。
PARAMETER_ INTERFACE
ONLINE_INTERFACE
第四步，添加运动控制库。
右击PLC的references，点击添加库。
然后选择MOTION里的指令库，选择NC或者PTP，根据自己的需要添加自己想要的库。
第五步，调取库指令，POU的程序区的变量定义区，给调用的库指令定义一个变量名。
然后按F2按钮，输入库指令名。
第六步，将库指令导入程序编辑区，在程序编辑区内按下F2，然后找到定义的指令库名称，并选择它
然后程序将导入到程序编辑区
然后根据指令需要填入相关的变量名称。
然后测试程序。
IXL-II伺服驱动器 EtherCAT 快速应用手册 V1.0说明书
IXL-II伺服驱动器 EtherCAT 快速应用手册V1.0上海同毅自动化技术有限公司声明本文档所涉及产品包含本公司知识产权，未经允许不可擅自复制使用，亦不可向任何第三方传播，因文档复制或泄露导致的任何机密泄露及经济损失，本公司将追究其法律责任。
本产品使用了 EtherCAT 技术，“EtherCAT® 是注册商标和专利技术，由德国倍福自动化有限公司授权。
本产品已通过 CE 认证，符合 EN55022 及 EN55024 标准。
1版本说明V1.0 2020.9.01 Created2目录声明 (1)版本说明 (2)一、产品概要 (4)二、安装与连接 (5)三、开发及调试 (7)3.1 BeckHoff TwinCAT3 连接测试 (7)3.2 BeckHoff TwinCAT3 MOTION 测试 CSP 功能 (9)34一、产品概要IXL-II全新一代低压伺服驱动器是一款高性能、全功能型的低压直流伺服驱动器。
支持电流范围从10A-300A，支持电压范围20-90VDC，最大连续输出功率可达20KW。
可用于驱动低压伺服电机、低压直流无刷电机、低压直流有刷电机等，可广泛应用于移动式自动引导车（AGV）、机器人、军工、半导体设备、医疗设备等场合。
功能特点● 支持控制模式：力矩(PT)、速度(PV)、位置(PP)、回零 (Home)、IP、CSP、CSV、CST； ● 支持模拟量指令、脉冲指令，8 DI、4 DO；● 支持通信总线：CANOpen、RS485(ModBus-RTU) 、EtherCAT；● 全面的反馈支持：增量编码器、SSI 绝对值编码器、BISS-C\B 绝对值编码器、多摩川NRZ 绝对值编码器、旋转变压器等；● 强大的自学习功能，轻松适配各类电机； ● 优化算法支持低电感空心杯电机； ● 满足CE 与ROSH 认证；规格型号定义5二、安装与连接EtherCAT 网络一般由一部主站（例如 BeckHoff控制器）以及一系列的从站构成（如伺服控制器，总线端子等）。
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。
EtherCAT — 超高速通信标准
2
2018 年发布的 EtherCAT G 可提供更高的 数据传输速率。与现有的百兆 EtherCAT 技术兼容是首要要求，因此需要采取措 施实现集成，包括引入分支控制模型。
多功能型 全厂级通信：EtherCAT 适用 于集中式和分散式的系统 结构。
成本低廉 EtherCAT 以现场总线的成本提 供工业以太网的全部优势： 无需有源基础设施组件，主 站无需特殊硬件。
2007 年，EtherCAT 成为 IEC 国际标准，强调 了该技术的开放性。目前，EtherCAT 协议仍 然保持稳定不变；但是该技术仍在不断扩展 并保持兼容性。因此，即使是在 2003 年开 发的 EtherCAT 设备，仍然可与今天最新开发 的 EtherCAT 设备兼容，并运行在同一个网络 中。
发展历程 2003 年 EtherCAT 技术亮相汉诺威工业博览会 2003 年 在 SPS IPC Drives 展会上，EtherCAT 技
术协会正式成立 2005 年 Safety over EtherCAT 引入市场 2007 年 EtherCAT成为 IEC 标准 2016 年 EtherCAT P：超高速通信和供电集成
灵活的拓扑
2
在 EtherCAT 应用中，机器结构决定网络拓扑结构， 而不是网络拓扑结构决定机器结构。在传统的工 业以太网系统中，可安装的交换机和集线器的级 联数量是有限的，这限制了整个网络拓扑结构。而 EtherCAT 无需交换机或集线器，因此不受这方面的限 制。简而言之，EtherCAT 在网络拓扑方面没有任何限 制。几乎无限数量的节点可以组成线型、树型、星 型拓扑及任何拓扑的组合。由于具备自动链接检测
数据同时 因此无需使用 MAC 地址或 IP 地址，更不需要 IT 专家 配置交换机或路由器。
EtherCAT的实施
从站评估工具包
倍福公司提供的从站评估工具包使接口操作变得简便易行。由于采用了 EtherCAT，无需功 能强大的通讯处理器，因此，可将从站评估工具包中的 8 位 微处理器作为主机 CPU 使用。 该工具包还包括源代码形式的从站主机软件（相当于协议堆栈）和参考主站软件包 （TwinCAT）。
EtherCAT 的实施 EtherCAT 的实现/实施 简介
EtherCAT 主站可以用软件，在标准的以太网媒体接入控制器中实现。许多供应商有提供在 不同操作系统下的程式码，也有许多开源软件或共享软件。EtherCAT 从站需要特殊的 EtherCAT 从站控制器，才能实现飞速传输（processing on the fly）的技术。EtherCAT 从站 控制器可以用 FPGA 来实现，且已有现成的代码，此控制器也可以用 ASIC 来实现。
可以看到，EtherCAT 主站完全在主机 CPU 中采用软件方式实现，相比之下，传统的慢速 现场总线系统通过有源插接卡方可实 现主站的方式则要占用更多的资源，甚至服务于 DPRAM 的有源卡本身也将占用可观的主机资源。 系统配置工具（通过生产商获取）可提供包括相应的标准 XML 格式启动顺序在内的网络 和设备参数。
主站
EtherCAT 可以在单个以太网帧中最多实现 1486 字节的分布式过程数据通讯。其它解决方 案一般是，主站设备需要在每个网络周期中为各个节点处 理、发送和接收帧。而 EtherCAT 系统与此不同之处在于，在通常情况下，每周期仅需要一个或两个帧即可完成所 有节点的全部通讯，因 此，EtherCAT 主站不需要专用的通讯处理器。主站功能几乎不会 给主机 CPU 带来任何负担，轻松处理这些任务的同时，还可以处理应用程序，因此 EtherCAT 无需使用昂贵的专用有源插接卡，只需使用无源的 NIC 卡或主板集成的以太网 MAC 设备即可。EtherCAT 主站很容易实现，尤其适用于中小规模的控制系 统和有明确规 定的应用场合。 例如，如果某个单个过程映像的 PLC 没有超过 1486 字节，那么在其周期时间内循环发送 这个以太网帧就足够了。因为报文头运行时不会发生变化，所以只需将常数报文头插入到 过程映像中，并将结果传送到以太网控制器即可。 EtherCAT 映射不是在主站产生，而是在从站产生（外围设备将数据插入所经以太网帧的相 应位置），因此，此时过程映像已经完成排序。该特性进一 步减轻了主机 CPU 的负担。
EtherCAT协议分析
EtherCAT协议是德国倍福自动化有限公司（Beckhoff Automation GmbH）于2003年提出，并于2005年被定为IEC标准62407；2007年，IEC把EtherCAT协议加到工业现场总线标准61158。
一、协议概述为提高通信效率以及实时性，EtherCAT协议的主要思想有两方面。
简化协议，协议兼容以太网的MAC层协议，并由纯硬件完成解析，提高处理速度；而其他协议由软件解析上层协议，由于CPU的负载在不同时段的不确定性导致相应的处理时间偏差加大，而纯硬件的方式能在确定的时间内完成处理，使时间更加精确。
EtherCAT协议考虑到工业应用中每次通信的数据量小和对实时性要求高的特点，在以太网数据包的基础上加入自己的协议，把一个以太网数据包分成若干个EtherCAT数据包加以充分利用，并给主站控制各从站提供了更大的灵活性。
EtherCAT网络由一个主站（Master）和最大可能为216次个从站（Slave）组成，支持以太网的所有拓扑结构（星型/总线型/环型等），其工作原理如下：EtherCAT网络就像是一列运行的火车，主站是火车的起点和终点，火车把车上的乘客（数据包）送（写操作）到任何指定的站点（从站），也能在所有它经过的站点上接收新的乘客（读操作），它是工业领域中飞速传输的以太网。
二、EtherCAT关键技术1.帧结构EtherCAT在以太网帧结构的基础上加入了新的协议，数据的最外层是以太网数据帧。
在以太网数据帧的数据部分中实现EtherCAT协议，由EtherCAT协议头开始，后跟若干个数据包。
数据包由包头和数据组成，最后跟WKC以判断每次操作是否正确。
2.寻址方式EtherCAT主站通过特定的寻址方式选择从站，当整个EtherCAT网络中有路由器时，主站先通过网段间寻址（segment addressing）找到子网，网段寻址通过以太网数据帧中的目标地址（Destination Address）找到目标网段，而这个DA是目标网段内第一个EtherCAT 从站的MAC地址。
EtherCAT总线在伺服运动控制系统中的应用
Ｄ Ｐ芯片组 成 ， 由此构 建了一主一从的 ＥＩｒＡ Ｓ 并 ｔｅＣ Ｔ网络结构。研究结果表明 ： ｌ 该技术可实现 系统 的实时信号传输和精确位置控制 。 关键词 ： Ｄ Ｎ Ｅｈ ｒＡ ；Ｔ １０ 数字信号处理 ； Ａ Ｘ Ｃ Ｃ；ｔｅ Ｔ Ｅ １０ ； Ｃ 伺服 系统
中图分类号 ：Ｐ ９Ｔ ９ Ｔ ２ ；Ｈ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ １４ ５ （０ １ １一 ３ ６ ０ １０ — ５ １２ １ ）１ ｌ３ － ３
过 Ｒ４ Ｊ５接 口连接 ＥｈｒＡ ｔｅＣ Ｔ网络 ， 通 过 Ｐ Ｉｅ ｃｏ 并 Ｄ ｌ ｔ ｓｅ ｒ
选择通过何种接 口 （ 位或 ｌ 位并行接 口、Ｐ 接 口、 ８ ６ ＳＩ ＳＩ 口） Ｓ接 和应用程序控制器相连 ， 在该系统 中本研 究 选 用 Ｓ Ｉ接 口 方 式 与 Ｄ Ｐ 控 制 器 连 接 。 Ｐ Ｓ
第 １ 期 １
李春木 ， ：ｔｅＣ Ｔ总线在伺服运 动控制系统中的应用 等 Ｅｈ ｒＡ
・ ３ ７・ １３
１１ 系统硬件 构成 ．
该 系 统 的主站 设 备选 用 具有 普通 Ｒ４ Ｊ５网 络接 口
的Ｐ Ｃ机 。从 站选用 Ｂ ｃｈｆ （ 国倍福 ）公 司 的 ｅｋｏ 德 Ｅ ９０ Ｌ ８０开发 板和 泰瑞公 司 的 Ｔ Ｓ ２Ｆ ８２Ｄ Ｐ芯 Ｍ ３０ ２ １ Ｓ 片， Ｌ ８０ Ｅ ９０ 可用 于开发 ＥｈｒＡ ｔ Ｃ Ｔ网络从站设备提供 ｅ 的从 站 接 口板 ， 以 Ｅ １０ 片作为 从 站控 制器 ， 它 Ｔ １０芯 通
ｂ ｍ ｙＤ ｎ ｍ ｃ （ ｉ ｅ ） ｏ ， ｔ．Ｔ ｅｓ ｖ ｔ ｉ ａ ｏ ｓ ｔ ｙＥ ｈ ｒ Ａ ａ ｅｃ ｎ ｏ ｅ Ｔ ０ ａ ｄｄｇｔ ｉ ａ ｐｏ ｅ ｓ ｇ ｙＡ ｏ ｙ ａ ｉ Ｘ ａ ｎ Ｃ ． Ｌｄ． ｈ ａ ｅｓ ｔ ｎｗ ｓ ｎ ｉ ｅ ｂ ｔｅＣ Ｔ ｓ ｖ ｏ ｔ ｌ ｒ １ ０ ｎ ｉ ａ ｓ ｎ ｌ ｒｃ ｓｉ ｓ ｍ ｌ ａｏ ｃ ｓｄ ｌ ｒｌ Ｅ １ ｉｌ ｇ ｎ
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
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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
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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
倍福运动控制技术介绍
Beckhoff 运动控制实现方式TwinCAT NC PTP，NCI，CNC
逻辑运算 与处理
PLC NC PTP
位置，速度 加速度控制
路径规划 闭环控制
同步，凸轮 飞剪等
通用插补
PLC NC PTP
NC I
NC PTP
NC I
CNC
TWINCAT –PC Control PLC/NC PTP/CNC
1 D+ SSI data input D+ 4 CL+ Clock output CL+
5 D- SSI data input D8 CL- Clock output CL21
Beckhoff运动控制—驱动解决方案 编码器----增量式编码器
KL5101
22
Beckhoff运动控制—驱动解决方案 编码器----增量式编码器
自动化新技术
BECKHOFF运动控制产品介绍
Drive Technology
18.12.20ห้องสมุดไป่ตู้2
1
运动控制器 --基于Windows XP 和CE的IPC EPC
IPC 嵌入式PC
2
运动控制系统基石---现场总线及I/O
3
适用于高动态定位任务的驱动系统
直线伺服电机 ALxxxx
同步伺服电机 AM2000/AM3xxx
Interpolated
…
AccelerationProfile
数字式紧凑型伺服驱 动器 AX5xxx
数字式紧凑型伺服驱 动器 AX20xx
Drive Technology
18.12.2012
4
AX5000 | 数字式紧凑型伺服驱动器
ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat和 ethernet的区别
ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat甬讯协议ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat和ethernet的区别ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat和profinet的区别ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat io模块ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat通讯协议详细解析ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat同服驱动器ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat模块ETHERCAT转ETHERCAT网关ethercat总线控制ETHERCAT转ETHERCAT网关三菱plc支持ethercat吗ETHERCAT转ETHERCAT网关哪些PLC支持EtherCAT ETHERCAT转ETHERCAT网关国产哪些PLC支持ethercat ETHERCAT转ETHERCAT网关应用EtherCAT的plc ETHERCAT转ETHERCAT网关西门子为什么不支持ethercat ETHERCAT转ETHERCAT网关FX5U有EtherCAT功能吗ETHERCAT转ETHERCAT网关PLC可以带几个ethercat丛站大家好，今天要和大家分享一款神器——远创智控YC-ECA T-ECAT通讯网关！这款网关有什么厉害的呢？且听我慢慢道来。
首先，YC-ECAT-ECA T是一款自主研发的ETHERCAT从站功能的通讯网关。
那什么是ETHERCAT呢？简单来说，ETHERCAT是一种实时以太网通信协议，可以实现高速、高精度的实时数据传输。
而这款网关的主要功能就是将两个ETHERCA T网络连接起来，实现两个网络之间的数据互通。
1, 那这个网关怎么用呢？其实很简单，只需要将它连接到ETHERCAT总线上，作为从站使用就可以了。
这样就可以实现两个网络之间的数据传输啦！ETHERCAT协议介绍EtherCAT现场总线协议是由德国倍福公司在2003年提出的，该通讯协议拓扑结构十分灵活，数据传输速度快，同步特性好，可以形成各种网络拓扑结构。
基于EtherCAT的伺服电机控制和应用
0引言
EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种由德国倍福（Beckhoff Automation）发 明，基于以太网的实时工业现场总线通信协议。EtherCAT 基于以太网技术，具有以太网的传输速度快、数据包容量大、 传输距离较长等优点。传统以太网的介质访问控制 MAC （Media Access Control）采用带有冲突检测的载波侦听 多路访问机制 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection），这种非确定性的介质访问控 制 方 式 不 能 满 足 工 业 现 场 总 线 的 实 时 性 要 求。EtherCAT 为了实现实时性，对 IEEE 802.3 以太网协议进行了修改 和扩展，实现数据传输的实时性以及高精度的时钟同步。 EtherCAT 使用分布式时钟，通过对传输延时的测量、系 统时钟偏差补偿以及系统时钟漂移补偿，可以使整个系统 的抖动小于 1μs。EtherCAT 使用标准以太网的帧结构， 使用 0x88A4 帧类型以区别于 IP 和其他的帧类型，主站使 用标准的以太网卡，从站使用专门的硬件实现，在实时通 道内由实时 MAC 接管通信控制，以实现通讯的实时性。 EtherCAT 技术协会（ETG）是全球最大的现场总线组织， ETG 下多个技术工作组的专家致力于 EtherCAT 各个方 面的工作，以保持 EtherCAT 技术的稳定性和互操作性。
摘 要：在工业实时以太网领域，EtherCAT 的应用越来越广泛，伺服系统在工厂自动化生产、数控机床、机器人自动
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特点详解
EtherCAT特点详解1.EtherCAT协议处理完全在硬件中进行协议ASIC 可灵活配置。
过程接口可从1 位扩展到64 kbyte。
详见：所以使得以太网可以直达端子模块：符合IEEE 802.3 标准的以太网协议无需附加任何总线即可访问各个设备。
耦合设备中的物理层由100BASE-TX 或–FX 转换为E-bus，以满足电子端子排等模块化设备的需求。
端子排内的E-bus 信号类型（LVDS）并不是专用的，它还可用于 10 Gbit 以太网。
在端子排末端，物理总线特性被转换回100BASE-TX 标准。
主板集成的以太网MAC 足以作为主站设备中的硬件使用。
DMA（直接存储器存取）用于将数据传输到主内存，解除了 CPU 存取网络数据的负担。
Beckhoff 的多端口插卡中运用了相同的原理，它在一个PCI 插槽中最多捆绑了4 个以太网通道。
2. EtherCAT的性能EtherCAT 使网络性能达到了一个新境界。
1000 个I/O 的更新时间只需30 µs，其中还包括I/O 周期时间。
单个以太网帧最多可进行1486 字节的过程数据交换，几乎相当于12000 个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为300 µs。
与100 个伺服轴的通讯每100 µs 执行一次。
可在这一周期时间内更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布式时钟技术使轴的同步偏差小于1 微秒。
超高性能的EtherCAT 技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。
这样，通过总线也可以形成超高速控制回路。
以前需要本地专用硬件支持的功能现在可在软件中加以映射。
巨大的带宽资源使得状态数据能够与任何数据并行传输。
EtherCAT 使通讯技术和现代工业PC 所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O 可能比大多数本地I/O 接口运行速度更快。
这种网络性能优势在具有相对中等运算能力的小型控制器中较为明显。
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倍福EtherCAT介绍及应用
摘要：EtherCAT–用于控制和自动化技术的以太网EtherCAT是以太网现场总线●EtherCAT是直达I/O级的实时以太网。
●再也无须下挂子系统●没有网关延时●输出输出,传感器，驱动器，显示单元: 所有设备位于同一个总线上。
EtherCAT：更快传输速率:2x100Mbaud（全双工）刷新时间:●256开关量I/O：11µs●1000开关量I/O分布于100节点：30µs=0.03ms●200模拟量I/O（16位）：50µs,20kHz采样频率●100伺服轴（每8字节IN+OUT）：100
目录
EtherCAT –用于控制和自动化技术的以太网
EtherCAT 是以太网现场总线
●EtherCAT是直达I/O级的实时以太网。
●再也无须下挂子系统
●没有网关延时
●输出输出, 传感器，驱动器，显示单元: 所有设备位于同一个总线上。
EtherCAT ：更快
传输速率: 2 x 100 Mbaud
（全双工）
刷新时间:
●256开关量 I/O ：11 µs
●1000开关量 I/O 分布于 100 节点：30 µs = 0.03 ms
●200模拟量 I/O （16 位）：50 µs, 20 kHz 采样频率
●100伺服轴（每 8 字节 IN+OUT）： 100 µs = 0.1 ms
●12000开关量 I/O ： 350 µs
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）
带宽使用比较:
●每节点4字节用户数据:
●polling/time slicing: ca. 2.5%
●广播（master → slaves）ca. 20…30%
●每节点2数据位的用户数据:
●EtherCAT:80…97%
实用原则: 以太网“飞一般”
通过绝对寻址，实现最小的协议头
优势:
●专门针对分布式I/O的优化报文结构
●完全的硬件通讯: 最好的性能
●若网络中只有EtherCat设备，则无须交换机●显著的诊断功能
●以太网兼容的维护性能
●可使用标准交换机
●通过交换机: 一个Mac地址可访问多达65535 个节点
“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
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 at 33% 总线负载, 报文长度 77µs
●比较: 1 个CAN 帧（8 字节过程数据），在总线速率 500 kBit/s时: 250µs
"慢"的控制系统同样受益现有现场总线I/O的系统结构
使用 EtherCAT的反应时间
●反应时间明显降低–——同样的控制器性能
●再也没有下挂本地I/O循环和总线扩展延时
●得益于极其简单的协议，系统无需专门的主站
现场总线: 需要在控制系统中映射
●传统的现场总线系统生成一个物理的过程映像区●物理的过程映像区必须映射到逻辑过程映像区
直接内存访问节约时间
现场总线卡: 多达 30% 的 CPU 时间用于数据复制
EtherCAT: NIC 是PCI总线主站, 数据由DMA提供, 直接放到 PC 内存:
●CPU减负
●更高的性能
EtherCAT 传送延时的测量（I）
测量EtherCAT 节点数据帧发出和返回之间的时间差
可计算任意节点间的传送延时
EtherCAT 分布时钟
精确同步（<< 1 µs!），通过分布时钟的精确调整来实现！
使用SCOPE VIEW长期观察两个独立设备——300个节点，节点间电缆长度120米
EtherCAT 是工业以太网
●对 TCP/IP完全透明
●可使用所以英特网技术: HTTP, FTP, …
●无需严格的实时能力
●任何以太网设备均可连接到交换机的端口
●使用标准浏览器访问Web Server
●虚拟以太网交换机可路由任何以太网帧
●可从以太网段的内部及外部路由
EtherCAT 布线更为灵活
电信号: 100 baseTX and E-bus
E-bus: 低压差信号（LVDS）符合ANSI/TIA/EIA-644 用 IEEE 802.3ae标准
EtherCAT 代替 PCI
保护你的投资:
●现有总线系统的无缝集成
●过程映像区的刷新时间，经 PCI （500 字节输入/输出数据）: 400 µs
●过程映像区的刷新时间，经 EtherCAT（1500 字节输入/输出数据）: 150 µs
●不再在控制系统（IPC或PLC）中要求占一个槽
●然而却具备最大限度的扩展性
EtherCAT 配置容易
地址:
●无需要手动设置地址
●地址可以自动分配
●地址可保持–新加入节点后，不会改变原节点的地址
拓普结构:
自动拓普目标/实际对比
诊断:
精确定位诊断
网络规划:
性能独立于:
从站实例
拓普结构（无交换机/集线器）
EtherCAT 成本更低
主站:
减少了硬件，带来以下好处:
主板集成的以太网控制器实现实时功能，不需要通讯协处理器没有特殊的插入卡,主板集成的以太网口已足够
所以: 在主站端，有明显的成本优势
从站:
价廉物美的EtherCAT从站控制器实现通讯功能
对于简单的设备: 不需要 µC
实时特征普遍独立于µC 性能和堆栈处理时间
所以: 在从站端，也有明显的成本优势
底层结构:
标准的以太网电缆和连接器
没有交换机和集线器
所以:在底层结构上，也有明显的成本优势
实现/工具:
标准网络监视工具: Microsoft or EtherReal
剖析软件: 免费
不要求高分辨率的时间分析器
开发工具: 430 ? - 含从站样品代码
主站样品代码: 1000 ?
所以:入门成本低，实现成本低
从站:
开发工具，含样品代码（源代码）
所有时间性严格的功能都在ASIC或FPGA上实现
EtherCAT 发展良好
Quote Schuler 公司:
该系统使我们，在Schuler集团现在使用的所有应用中，实现了快速驱动和液压控制，另一个重要的因素是, 因为 EtherCAT的良好性能，我们还有足够的潜力在将来解决复杂的控制任务，而不会出现速度问题
EtherCAT上的安全技术
EtherCAT 安全协议: 符合 IEC 61508
●最初基于K-bus
●后也可直接基于EtherCAT
EtherCAT的高度实用性
在传输途径上:
主站热备冗余
电缆冗余
设备间轻便交换
网段之间的热连接
EtherCAT 应用场合
高速应用, e.g.:
包装机
高速印刷机
注塑机
木工机械
机床工具（CNC）
机器人技术
…
分布范围广的应用场合, e.g.:
物料处理,
logistics
数据采集
EtherCAT 应用场合
由于主站价格便宜，并且布线简单，可用于
小型嵌入式控制器
小型PLC
任何基于PC控制的应用–无论有或没有实时性要求
现在，EtherCAT 使得出于成本考虑，要求直接接线的场合也可以使用现场总线技术。