EtherCAT培訓PPT課件

1、 EtherCAT簡介 EtherCAT伺服驅動控制應用協(xié)議（CIA402） 現(xiàn)場操作演示主要內容第1頁/共30頁將計算機網絡中的以太網技術應用于工業(yè)自動化領域構成的工業(yè)控制以太網,簡稱工業(yè)以太網或以太網現(xiàn)場總線。它是當前工業(yè)控制現(xiàn)場總線技術的一個重要發(fā)展方向。1 實時工業(yè)以太網概述與傳統(tǒng)技術的現(xiàn)場總線相比，以太網現(xiàn)場總線具有以下優(yōu)點：傳輸速度快，數(shù)據包容量大，傳輸距離長使用通用以太網元器件，性價比高可以接入標準以太網端口第2頁/共30頁1.1 EtherCAT 傳輸協(xié)議Slave DeviceEtherCAT Slave ControllerSlave DeviceEtherCAT Slav

2、e Controller“On the fly” 的傳輸方式數(shù)據的提取由協(xié)議芯片實現(xiàn),只提取,在提取后不立即對數(shù)據進行處理,而是將數(shù)據繼續(xù)傳遞.DVIIPC.第3頁/共30頁1.2 EtherCAT Slave Controller(ESC)EtherCAT底層數(shù)據交換完全基于純硬件機制。第4頁/共30頁1.3 EtherCAT從站結構從站結構第5頁/共30頁EtherCAT吸收采納了Interbus“集總幀”的技術思想，它無需將以太網數(shù)據包接受下來，然后將其解碼，再將過程數(shù)據復制到各個設備。EtherCAT采取將不同設備的過程數(shù)據集合在一個以太網數(shù)據包中，在報文經過從站設備時讀取相應的輸出編

3、址數(shù)據，同樣輸入數(shù)據也在報文經過是插入報文中。1.4 EtherCAT數(shù)據幀結構第6頁/共30頁EtherCAT報文頭包含一個32位的地址區(qū)，可用于節(jié)點尋址或邏輯尋址。EtherCAT有網段尋址、設備尋址和邏輯尋址。網段尋址網段尋址：網段尋址是由基于ISO/IEC8802.3的MAC地址。設備地址設備地址：EtherCAT報文的32位地址區(qū)將分為16位的從站設備地址和16為的物理 地址，使每個節(jié)點有64KB本地地址空間。邏輯尋址邏輯尋址：邏輯尋址模式下，整個32位地址空間都將作為地址值。網段內有4GB 的地址空間可以被尋址?，F(xiàn)場總線存儲管理單元（FMMU）將從設備的 物理存儲地址映射到網段的邏

4、輯地址。1.5 EtherCAT報文尋址報文尋址第7頁/共30頁1.6 邏輯尋址和現(xiàn)場總線存儲管理單元（FMMU） FMMU將邏輯地址轉換為物理地址，F(xiàn)MMU允許由邏輯地址找到位于多個從站設備內的數(shù)據段，一個報文地址數(shù)據位于幾個任意分布的從站內。EtherCAT設備的物理順序完全獨立且僅與最初的初始化階段有關。FMMU的邏輯地址區(qū)最大4GB。從主站角度講，一個EtherCAT系統(tǒng)可以被人為是一個大型分布式存儲區(qū)，可以在該區(qū)域中無限制進行讀寫操作。Ethernet HeaderECAT HDRPLC DataNC DataData nEthernetlogical process images

5、up to 4 GByteHDR 1HDR 2HDR 2Datagram 1Datagram 2Datagram nPLC DataData nNC DataMaster第8頁/共30頁1.7 分布時鐘(DC, Distributed Clock) 分布時鐘(DC)可以使所有EtherCAT設備使用相同的系統(tǒng)時間,從而控制個設備任務的同步執(zhí)行。從站設備可以根據同步的系統(tǒng)時間產生同步信號，用于中斷控制或觸發(fā)數(shù)字量輸入輸出。實現(xiàn)從站之間的時鐘同步；實現(xiàn)從站之間的時鐘同步；為主站實現(xiàn)同步時鐘；為主站實現(xiàn)同步時鐘；產生同步的輸出信號產生同步的輸出信號SYNCSYNC；為輸入事件產生精確的時間標記；為輸

6、入事件產生精確的時間標記；產生同步的中斷；產生同步的中斷；同步更新數(shù)字量輸出；同步更新數(shù)字量輸出；同步采樣數(shù)字量輸入；同步采樣數(shù)字量輸入；DC主要有以下主要功能：第9頁/共30頁1.8 同步管理器 SyncManager(SM)SyncManager 來保證主站與本地應用數(shù)據交換的一致性和安全性，并在數(shù)據狀態(tài)改變時通知雙方。定義了兩種SM運行模式：A 緩存類型（常用于過程數(shù)據通信）B 郵箱類型第10頁/共30頁A A 緩存類型（常用于過程數(shù)據通信）緩存類型（常用于過程數(shù)據通信）第11頁/共30頁B B 郵箱類型郵箱類型第12頁/共30頁 狀態(tài)改變請求通常有主站執(zhí)行，主站向應用層控制服務提出請求

7、，后者在從站中產生應用層控制事件。從站在狀態(tài)改變請求成功或失敗后通過本地的應用層狀態(tài)寫服務來響應應用層控制服務。如果狀態(tài)改變請求失敗，則從站將保持原狀態(tài)并且置位錯誤標志。 1.引導狀態(tài)（bootstrap） 2.初始化狀態(tài)（init） 3.預操作狀態(tài)（pre-operational） 4.安全操作狀態(tài)（safe-operational） 5.操作狀態(tài)（operational）1.9 ESM（從站狀態(tài)機）EtherCAT狀態(tài)機（ESM，EtherCAT State Machine）負責協(xié)調主站與從站應用程序在初始化和運行時的狀態(tài)關系第13頁/共30頁2.EtherCAT伺服驅動器控制應用協(xié)議（C

8、IA402）EtherCAT從站復雜從站Configurable RAM第14頁/共30頁2.1 CoE（CANopen over EtherCAT）對CANopne協(xié)議做了相應的擴充: 定義了CoE對象字典； 使用郵箱訪問CANopen對象字典及其對象； 使用CANopen緊急事假對象和可選的事件驅動PDO消息； 使用對象字典映射過程數(shù)據，周期性傳輸指令數(shù)據和狀態(tài)數(shù)據。第15頁/共30頁2.2 CoE對象字典第16頁/共30頁EtherCAT過程數(shù)據的內容有PDO映射和CoE接口的SM-PDO-Assign對象來描述:2.3 周期性過程數(shù)據通訊 第17頁/共30頁2.4 CoE非周期性數(shù)據通信第18頁/共30頁2.5 EtherCAT 的網絡狀態(tài)機與DS402規(guī)范的對應關系第19頁/共30頁（1）周期性同步位置模式csp2.6同步運行模式第20頁/共30頁（2）周期性同步速度模式csv第21頁/共30頁（3）周期性同步轉矩模式cst第22頁/共30頁3. 現(xiàn)場操作演示添加 TwinCAT RT-Ethernet network service第23頁/共30頁TwinCAT主站添加設備3. 現(xiàn)場操作演示第24頁/共30頁3. 現(xiàn)場操作演示添加ProNET驅動器第25頁/共30頁3. 現(xiàn)場操作演示