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小夥伴們如果想了解更深入的解釋(確保我們沒有忽悠你),請繼續往下看吧。

EtherCAT是EtherCAT基金會基於以太網基礎開發的一種開放式的、先進的現場總線,它通過一係列獨特的機製來保證數據傳輸的高效與可靠。
EtherCAT隻需要使用一根百兆網線就可以實現數據的傳輸,常見拓撲如下(菊花鏈),主站(控製器)接第一個從站(電機,IO模塊等),第一個從站接第二個從站, 一直接到第N個(當然EtherCAT也支持其他拓撲)。
雖然大家隻看到一根網線串了下去,但百兆網線裏其實包含4根線,其中兩根是用來做輸出數據(TX),兩根是用來返回數據(RX),所以其實內部是組成了一個環網,如下圖。

EtherCAT主站需要使用實時操作係統 + 標準的以太網芯片 + EtherCAT協議棧,從站則需要使用專門的通信芯片(ESC)來保證通信的高速和穩定。
所以,雖說它們對外的接口都是網口(RJ45接口),但EtherCAT和EtherNET在硬件層麵是有很大不同的,不僅僅是數據層的不同哦。
EtherCAT正式工作的期間(PDO通信),隻有一個數據幀在主站和從站之間高速傳輸,經過每個從站時,每個從站取下自己需要的數據(命令位置,控製字等),塞入自己需要上報的數據(反饋位置,電機狀態等),就像一列高速的列車經過每個車站都要上客下客一樣。

但比高鐵更快的是,EtherCAT通過專用芯片(ESC)實現在飛行中處理數據(process on the fly),而不用等到完全收到數據後再處理,再發送。所以可以實現高速的數據交換,讓我們看看官方給的這組讓人震驚的數據吧。


前麵提到了,EtherCAT從站芯片(ESC)有分布式時鍾,這個到底是什麼東西呢?我們接著往下看。
現場總線一般都是串行通信,到達各個從站肯定是有時差的,高鐵再快,也不能同時到達上海和昆山。
那麼EtherCAT怎麼保證從站統一行動,而沒有掉隊呢?答案就是分布式時鍾。
EtherCAT主站會挑選第一個帶時鍾(DC)功能的從站作為時鍾主站(DC Master),各從站按照時鍾主站的時間統一步調。這樣,如果多個電機做多軸插補的時候,就可以參考精準的時鍾信號統一時間采樣(采集命令數據),統一時間動作,就像這樣:

每個從站都有一個自己的手表,像不像香港警匪片,長官說:現在對表,晚上8:50一起行動(說的時候表情一定要嚴肅)。
當然,EtherCAT的時鍾(DC)對表可不是靠手撥的(是因為忘了設計撥鈕了?), EtherCAT是通過複雜的機製計算各個從站之間的時鍾誤差,實時修正,保證各從站時間保持非常小的誤差(遠小於1us,官方測試數據約20ns)。

(有圖有真相了吧,這次相信了吧)
再(zai)回(hui)到(dao)最(zui)初(chu)的(de)問(wen)題(ti),和(he)脈(mai)衝(chong)電(dian)機(ji)對(dui)比(bi)的(de)問(wen)題(ti),脈(mai)衝(chong)驅(qu)動(dong)雖(sui)然(ran)在(zai)同(tong)一(yi)時(shi)間(jian)收(shou)到(dao)了(le)數(shu)據(ju),但(dan)因(yin)為(wei)驅(qu)動(dong)之(zhi)間(jian)沒(mei)有(you)辦(ban)法(fa)統(tong)一(yi)協(xie)調(tiao)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao),所(suo)以(yi)從(cong)理(li)論(lun)上(shang)肯(ken)定(ding)是(shi)不(bu)如(ru)EtherCAT的。
當然,實際上大部分應用都製約在電機調試性能上,所以小夥伴們的感受並不明顯,和脈衝對比也是,和某千兆總線對比也是。但EtherCAT在底層已經為精準同步打好了基礎。
(有的小夥伴可能說,別吹牛了,我都知道EtherCAT的下一代標準就是EtherCAT G,也是千兆總線,說明還是千兆更好。事實是EtherCAT G的設計並不是為了提高同步性的(目前已經很好了),那它的意義是什麼,將會在下一期中詳細介紹)。

除了以上的優勢,EtherCAT還有很多其他優勢,包括接線簡單,排查幹擾方便,沒有丟脈衝的煩惱,傳輸數據豐富(例如絕對值數據,力矩狀態)等。
最後,當然還是要為我們的正運動控製器做下廣告,正運動在國產控製器中最早支持EtherCAT,目前支持的從站最多,兼容性最好。
ZMC408CE產品亮點
1.高性能處理器,提升運算速度、響應時間和掃描周期等;
2.一維/二維/三維、多通道視覺飛拍,高速高精;
3.位置同步輸出PSO,連續軌跡加工中對精密點膠膠量控製和激光能量控製等;
4.多軸同步控製,多坐標係獨立控製等;
5.EtherCAT同步周期可快至125us;
6.EtherCAT總線和脈衝軸混合插補;
7.直線插補、任意空間圓弧插補、螺旋插補、樣條插補等;
8.應用靈活,可PC上位機開發,也可脫機獨立運行
ZMC408CE產品簡介
ZMC408CE是正運動技術推出的一款高性能EtherCAT總線運動控製器,核心技術采用了先進的FPGA技術,實現硬件位置比較輸出、精準輸出功能,保證連續軌跡加工的出色性能和穩定性,以及動態數據捕獲的實時性,從而實現更加精準控製和提高生產效率和品質。
ZMC408CE支持EtherCAT + 脈衝軸混合插補,可脫機或聯機運行,軸數8-32軸可選,支持ZDevelop + 多種高級上位機混合編程,可以實現點位運動、電子凸輪、直線插補、圓弧插補、連續軌跡加工和30+種機器人模型的控製。
1.軸數8-32軸可選;
2.板載EtherCAT,CAN,RS232,RS485,EtherNet,U盤接口;
3.板載24DI,其中4路高速色標鎖存;
4.板載16DO,其中8路硬件比較輸出PSO,8路高速PWM;
5.專用的手輪輸入接口。

控製器多維多通道PSO應用
1.二維PSO輸出示意圖

2.三維PSO輸出示意圖

控製器支持多種開發方式
支持PLC、Basic、HMI組態三種編程方式。
PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE應用場景
適用於3C電子、半導體、新能源、光伏、汽車、醫療、點膠設備、流水線等領域的大型加工、裝配生產線上。


本次,正運動技術工業以太網時代,該如何選擇總線運動控製器?就分享到這裏。
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本ben文wen由you正zheng運yun動dong技ji術shu原yuan創chuang,歡huan迎ying大da家jia轉zhuan載zai,共gong同tong學xue習xi,一yi起qi提ti高gao中zhong國guo智zhi能neng製zhi造zao水shui平ping。文wen章zhang版ban權quan歸gui正zheng運yun動dong技ji術shu所suo有you,如ru有you轉zhuan載zai請qing注zhu明ming文wen章zhang來lai源yuan。
正運動技術專注於運動控製技術研究和通用運動控製軟硬件產品的研發,是國家級高新技術企業。正運動技術彙集了來自華為、中(zhong)興(xing)等(deng)公(gong)司(si)的(de)優(you)秀(xiu)人(ren)才(cai),在(zai)堅(jian)持(chi)自(zi)主(zhu)創(chuang)新(xin)的(de)同(tong)時(shi),積(ji)極(ji)聯(lian)合(he)各(ge)大(da)高(gao)校(xiao)協(xie)同(tong)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)基(ji)礎(chu)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu),是(shi)國(guo)內(nei)工(gong)控(kong)領(ling)域(yu)發(fa)展(zhan)最(zui)快(kuai)的(de)企(qi)業(ye)之(zhi)一(yi),也(ye)是(shi)國(guo)內(nei)少(shao)有(you)、完整掌握運動控製核心技術和實時工控軟件平台技術的企業。主要業務有:運動控製卡_運動控製器_EtherCAT運動控製卡_EtherCAT控製器_運動控製係統_視覺控製器__運動控製PLC_運動控製_機器人控製器_視覺定位_XPCIe/XPCI係列運動控製卡等等。
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