接前一篇文章EtherCAT从入门到精通3本文内容参考EtherCAT 协议详细解析_ethercat通讯协议-CSDN博客特此致谢二、认识2. EtherCAT核心技术原理4同步机制分布式时钟DC工业控制中多节点如多轴电机需严格同步如电子齿轮、凸轮同步EtherCAT采用了分布式时钟系统Distributed Clock System这种方法可以实现低抖动、纳秒级同步精度、无需额外硬件。其原理如下主站作为 “基准时钟源”周期性发送 “同步帧”SYNC 帧每个从站内置高精度时钟芯片如1588 PTP芯片通过 “自动校准机制” 计算自身时钟与主站时钟的偏差。1从站记录接收SYNC帧的本地时间T12主站在后续帧中告知SYNC帧的发送时间T03从站计算时间偏差ΔT T1 - T0并用ΔT修正本地时钟。通过多轮校准所有从站时钟与主站的同步误差可控制在±1ns以内支持数千个节点的同步控制。当EtherCAT帧通过每个节点时节点会将接收消息的时间戳添加到其数据中。每个节点在接收消息时都会添加时间戳然后在帧返回节点时再次添加时间戳再返回主节点的路径上。主节点通过每个数据帧传输计算时间戳数据从而得到每个节点的准确延迟。通过EtherCAT固有的环形拓扑结构确保了每次数据传输都能获得越来来越准确的数据这是由于分布式时钟机制所实现的是EtherCAT的优势之一。另一个优势则体现在网络拓扑结构方面。在EtherCAT网络中可以使用许多不同的网络拓扑结构由于它利用了以太网的全双工层EtherCAT从站将自动返回帧给主站。如果检测到下游存在开放端口则自动终止。以太网的新型拓扑结构简单易用但EtherCAT网络可以通过树状、线状等方式扩展得更远。它还可以在使用以太网硬件的现场总线类型系统中使用为您的EtherCAT网络提供极大的灵活性。5数据对象PDO与SDO的分工EtherCAT定义两种核心数据对象适配不同通信需求1过程数据对象PDOProcess Data Object用途传输实时性要求高的“周期性数据”如电机转速指令、IO 状态、传感器值。特点无协议开销仅含数据、固定数据长度、优先级高占用网络带宽的主要部分通常 90%。映射主站可将多个从站的PDO“打包”到一个以太网帧中实现 “一次传输多节点实时数据”。2服务数据对象SDOService Data Object用途传输非实时性的 “配置数据”如从站参数设置、固件更新、故障诊断信息。特点基于请求-响应机制、数据长度可变、优先级低仅在需要配置时触发如设备上电初始化、参数修改。优势支持“分段传输”当数据长度超过帧容量时且具备错误重传机制确保配置可靠性。总之EtherCAT是一种带有一些非常好的附加功能的以太网。由于设计时就考虑到工业领域的需求EtherCAT与标准以太网相比具有很多优势。其中包括大幅提高的速度、减少的数据流量、降低了的实施硬件成本以及由分布式时钟机制带来的月老i月准确的数据。更多内容请看下回。
