преглед
ЕтхерЦАТ је систем сабирнице заснован на Етхернету са отвореном архитектуром. ЦАТ у ЕтхерЦАТ-у је акроним за Цонтрол Аутоматион Тецхнологи. Првобитно развијен од стране Бецкхофф Аутоматион ГмбХ у Немачкој. ЕтхерЦАТ поставља нови стандард за перформансе у реалном времену и тополошку флексибилност, док истовремено испуњава или чак смањује трошкове коришћења сабирнице поља. ЕтхерЦАТ такође поседује синхронизацију уређаја високе прецизности, опциону редундансу каблова и протокол функционалне безбедности (СИЛ3).
принцип
Постоји неколико Етхернет решења која обезбеђују функционалност у реалном времену: на пример, онемогућавање процеса приступа ЦСМА/ЦД-у преко вишег слоја протокола и његово замену са временским одломком или поступком анкетирања. Друге шеме користе приватне прекидаче и дистрибуирају Етхернет пакете са прецизном контролом времена. Иако ова решења могу релативно брзо и прецизно да испоруче пакете повезаним Етхернет чворовима, искоришћеност пропусног опсега је ниска, посебно за типичне аутоматизационе уређаје, јер чак и за веома мале количине података, мора се послати пун Етхернет оквир. Штавише, време потребно за преусмеравање на излазни или погонски контролер и за читање улазних података у великој мери зависи од режима извршавања. Често је неопходно користити подсабирницу, посебно у модуларним И/О системима, који, као и Бецкхофф К-бус, убрзавају пренос кроз систем синхроне магистрале, али таква синхронизација неће избећи кашњења у преносу комуникационе магистрале.
Са ЕтхерЦАТ-ом, Бецкхофф је успео да превазиђе ова системска ограничења других Етхернет решења: више није било потребно примати Етхернет пакете на свакој тачки везе, декодирати их и копирати у процесне податке. Док оквири пролазе кроз сваки уређај, укључујући основни терминални уређај, ЕтхерЦАТ чита податке из контролера станице који су важни за тај уређај. Слично томе, улазни подаци се могу уметнути у поруку док она пролази. Након што је оквир прошао (са кашњењем само неколико битова), славе станица препознаје релевантну команду и обрађује је. Овај процес се имплементира преко хардвера у славе контролеру и стога је независан од система који ради у реалном времену или перформанси процесора софтвера стека протокола. Последњи ЕтхерЦАТ славе у сегменту мреже враћа потпуно обрађену поруку тако да се порука враћа као одговорна порука од првог славе-а главном.
Из перспективе Етхернета, сегмент ЕтхерЦАТ магистрале је једноставно велики Етхернет уређај који прима и шаље Етхернет оквире. Међутим, овај „уређај“ не садржи ни један Етхернет контролер са низводним микропроцесором, већ само велики број ЕтхерЦАТ славе станица. Као и за сваки Етхернет, ЕтхерЦАТ не захтева прекидач за успостављање комуникације, што резултира чистим ЕтхерЦАТ системом.
перформансе
ЕтхерЦАТ достиже нови ниво мрежних перформанси. Период освежавања 1000 дистрибуираних И/О података је само 30 μс, укључујући време терминалног циклуса. Преко Етхернет оквира може се разменити до 1486 бајтова процесних података, што је еквивалентно скоро 12.000 дигиталних волумена И/О. Ова количина података може се пренети за само 300 μс.
Комуникација са 100 серво вратила је само 100 μс. За то време, вредности подешавања и контролни подаци се могу обезбедити свим осовинама и њихов стварни положај и статус се могу извести. Технологија дистрибуираног сата обезбеђује да временско одступање синхронизације између ових оса буде мање од 1 микросекунде.
Са одличним перформансама ЕтхерЦАТ технологије, можемо реализовати метод управљања који се не може реализовати традиционалним системом сабирнице поља. На овај начин се преко магистрале могу формирати и контролне петље ултра велике брзине. Функције које су раније захтевале изворну наменску хардверску подршку сада могу да се мапирају у софтверу. Огромни ресурси пропусног опсега омогућавају да се подаци о стању преносе паралелно са било којим подацима. ЕтхерЦАТ технологија омогућава да комуникациона технологија одговара савременим индустријским рачунарима високих перформанси. Аутобусни систем више није уско грло за контролу идеја. Испорука података у дистрибуираном И/О-у превазилази перформансе које се могу постићи само локалним И/О интерфејсима.
Ова предност мрежних перформанси је очигледна код малих контролера са релативно умереном рачунарском снагом. ЕтхерЦАТ-ова петља велике брзине, која се може урадити између две контролне петље. Стога, контролер увек има на располагању најновије улазне податке и кашњење излазног адресирања је минимално. Понашање одговора контролера може се значајно побољшати без повећања сопствене рачунарске снаге.
Принципи ЕтхерЦАТ-а су скалабилни и нису ограничени на 100 мегабита пропусног опсега – могуће је скалирати до гигабитног Етхернета.
ЕтхерЦАТ замењује ПЦИ:
Са убрзањем развоја минијатуризације ПЦ компоненти, обим индустријског ПЦ-а углавном зависи од броја потребних слотова.
Коришћење пропусног опсега велике брзине Етхернет и ЕтхерЦАТ комуникационог хардвера (ЕтхерЦАТ славе контролер) пропусног опсега података отворило је нову могућност примене: интерфејси који се нормално налазе у ИПЦ-у су пребачени на интелигентне терминале интерфејса у ЕтхерЦАТ системима. Поред дистрибуираних И/О, осовина и контролних јединица, сложени системи као што су главне станице сабирнице поља, брзи серијски интерфејси, мрежни пролази и други комуникациони интерфејси могу се адресирати преко Етхернет порта на рачунару. Чак и други Етхернет уређаји без ограничења варијанте протокола могу се повезати преко ДВС терминала. Величина индустријског ПЦ рачунара је све мања, цена је све нижа, Етхернет интерфејс је довољан да се носи са свим комуникационим задацима.
Користите Етхернет уместо ПЦИ фиелдбус уређаја (ПРОФИБУС, ЦАНопен, ДевицеНет, АС-и, итд.) за интеграцију преко дистрибуираног главног терминала сабирнице поља. Некоришћење главног сабирнице поља чува ПЦИ слотове на рачунару.
Топологија магистрале
Сабирница, дрво или звезда: ЕтхерЦАТ подржава скоро све топологије. Дакле, структура магистрале изведена из сабирница поља може се користити и за Етхернет. Комбинација структуре магистрале и гране је посебно корисна за системско ожичење. Сви интерфејси се налазе на спојницама, елиминишући потребу за додатним прекидачима. Наравно, можете користити и традиционалну топологију звјезданог Етхернета базирану на свичу.
Употреба различитих каблова за пренос може максимално повећати флексибилност ожичења. Флексибилни и јефтини стандардни Етхернет прикључни каблови могу да преносе сигнале преко Етернет режима (100басеТКС) или преко Е магистрале. Оптичка влакна (Пфос) се могу користити за посебне примене. Етернет пропусни опсег (као што су различити оптички и бакарни каблови) се може користити у комбинацији са прекидачима или медијским конвертерима. Физичке карактеристике Фаст Етхернет-а омогућавају да уређаји буду удаљени 100 метара, док Е-бус може бити удаљен само 10 метара. Фаст Етхернет или Е-бус могу се изабрати у складу са захтевима удаљености. ЕтхерЦАТ систем може да прими до 65535 уређаја, тако да је укупна величина мреже скоро неограничена.
Можете слободно изабрати топологију. Ожичење има највећу флексибилност: да ли да користите прекидач, да ли је употреба структуре топологије магистрале или структуре топологије дрвета, може бити било која комбинација избора. Аутоматска додела адреса; Не морате да постављате ИП адресу.
отвореност
ЕтхерЦАТ није само у потпуности компатибилан са Етернетом, већ има и јединствену функцију отвореног дизајна: може коегзистирати са другим Етернет протоколима који пружају различите услуге, и сви они коегзистирају на истом физичком медију – обично са само малим утицајем на укупне перформансе мреже. Стандардни Етернет уређаји могу да се повежу на ЕтхерЦАТ систем преко терминала прекидача, што не утиче на време циклуса. Уређаји опремљени традиционалним интерфејсом сабирнице поља могу се интегрисати у мрежу преко везе са ЕтхерЦАТ мастер терминалом сабирнице поља. Варијанта УДП протокола омогућава да се уређаји интегришу у било који интерфејс слота. ЕтхерЦАТ је потпуно отворен протокол који је признат као званична ИЕЦ спецификација (ИЕЦ/ПАС62407).