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充满开放精神的工业互联技术

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发表于 2017-9-24 14:21:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
EtherCAT笔记导论

       对于我来说,加入ETG协会是职业生涯的起点,EtherCAT也是我第一个真正接触到的总线技术。很幸运能在最开始阶段就遇到目前业内最蓬勃发展,性能最好,使用最广泛的一种工业以太网技术,因此我 愿意为它写一份详实的笔记,既是对我目前在工作上获得的一些收获的总结,也希望能对将来有一些思考。所以本文可以看做接下来一系列文章的导论,以鞭策自己不断前进。
    工业以太网替换传统现场总线在工业领域是一个趋势,在过去几十年,以串口通讯、CanOpen为代表的传统总线系统渐渐地无法跟上快速提升的处理器性能和对工业现场高精度的控制要求,势必要有一种新的快速通讯方式能够满足现代控制器高速的处理能力和对通讯速度的要求,而以太网则成为了几乎所有公司的首选。之所以如此是因为以太网本身有一些非常强大的优势,使得这一趋势不可抗拒。其一是以太网的通讯速度非常快,相比于传统总线的一兆或者十兆,以太网能够轻松达到百兆甚至千兆的带宽;商业领域大量的应用带来的规模效应又使得以太网的基础构件价格极低(见基础构件章节),而对比价格昂贵的总线接口单元,以太网的RJ45网口成本基本可以忽略。




       EtherCAT作为当今通讯性能最出色的工业以太网技术,成功突破了以太网本身无实时性,低数据量条件下带宽利用率低,交换机带来的无确认延时和丢包等问题,在对实时响应要求极其严苛的运动控制等领域大获成功,并由于同步性极强,系统运行稳定可靠,实施简单方便,价格相对较低等因素受到几乎所有的工业应用场景的欢迎。
   一项新技术,能够在已经稳定运行数十年的领域迅速打开局面并成为业内主流,其本身性能的优秀固然很重要,但充分的开放性才是关键因素。正如西门子之于profibus,博世之于CAN,倍福公司的态度对于EtherCAT的推广和普及至关重要。而我们很欣喜的看到在这方面,倍福也引领了业内的开放潮流。

       EtherCAT协议本身完全开放,原则上不收取任何主站授权费用,并牵头成立ETG进行协议的推广和支持,这才使得全球目前有两百多家EtherCAT主站供应商,适用于各种行业的各类从站产品数不胜数,甚至在最封闭的日本市场,EtherCAT也占据了主流地位。这种百花齐放的态势导致了极其激烈的市场竞争,有竞争才会有进步,才能充满活力。具体到产品的角度,最体现EtherCAT开放性原则的当属网关模块。
   在工业上对一项新的技术或者一系列产品进行评估时,首当其冲的便是其本身对其他类型的产品的兼容性。EtherCAT创新性的将这种协议转换与兼容的工作移植到从站中,形成了兼容不同协议的从站产品,统称网关。这样的移植一方面解放了主站的空间和资源:工控机不再需要为将来兼容一些未知的协议而空置PCI插槽;另一方面又增加了系统的可用性:主站软件只需要发送一种报文(EtherCAT),工程师无需再关注其他协议的使用问题,可以专注于设备的核心“knowhow”。
因此从通讯领域来讲,要想一项技术保持长久的生命力和竞争力,首要之义就是开放性。EtherCAT无疑在这一方面有着卓越的优势,才使得其具有如此迅速发展并且吸引了无数工程师的魅力。
   在接下来的文章中,我将从一位普通总线工程师的角度,阐述我对于EtherCAT各方面性能的了解,以及将来可能的改进,在此感谢论坛提供的资源与宋工的邀请。
作者水平有限,如有任何错漏,希望与读者们一起探讨、进步。


                                                                                                                                      叶儒峥
                                                                                                                                      2017/9/24



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发表于 2017-9-25 09:27:47 | 显示全部楼层
占着沙发,开始听课
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发表于 2017-9-25 14:35:19 | 显示全部楼层
坐看大神侃侃而谈
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发表于 2018-3-21 15:04:19 | 显示全部楼层
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