EtherCAT高速工業以太網突破現場總線的瓶頸

“首屆國際開放式工業自動化大會（ICOA）”在上海國際展覽中心隆重開幕，來自德國倍福、菲尼克斯、西門子等多家知名企業的領導人和工程師齊聚一堂，共同探討工業自動化技術的現狀和未來發展。其間，德國倍福中國區技術主管劉衛列工程師作了題為“EtherCAT：高速工業以太網標準”的演講，詳細闡述了EtherCAT工業實時以太網技術的特點和性能，并簡要介紹了EtherCAT技術組（ETG）的情況。
演講中，劉衛列先生總體介紹了EtherCAT技術的實時能力、拓撲類型、診斷特征、開放性、安全可靠性等各個方面的技術特征，通過對現今現場總線技術的總體回顧和對比，指出EtherCAT具有通訊性能杰出、布線簡單、高度開放等特點，可以最大化地利用以太網所提供的巨大帶寬，并且成本低廉，適用于多種場合和設備。
劉衛列先生表示，通過EtherCAT，無需對以太網數據包進行接收、解碼、復制到各個設備這一復雜過程，而是在報文經過從站節點時讀取相應的編址數據并將輸入數據插入至報文中，整個過程中，報文只有幾納秒的時間延遲。由于發送和接收的以太網幀壓縮了大量的設備數據，所以可用數據率可達90%以上，有效數據率可達>100 Mb/s。由于EtherCAT借助于從站硬件集成以及網絡控制器主站的直接內存存取，整個協議的處理過程都在硬件中得以實現，因此，該技術完全獨立于協議堆棧的實時運行系統、CPU 性能或軟件實現方式。1000個I/O的更新時間只需30 µs，其中還包括I/O周期時間。單個以太網禎最多可進行1486字節的過程數據交換，幾乎相當于12000個數字輸入和輸出，而傳送這些數據耗時僅為300 µs。
此外，談及EtherCAT的經濟成本時，劉衛列先生強調指出，這是一種專為價格低廉的設備而開發的經濟型網絡技術。EtherCAT可以用簡單的線型拓撲結構替代昂貴的星型以太網拓撲結構，無需昂貴的基礎組件，還可以使用傳統的交換機連接方式，以集成其它的以太網設備。其它的實時以太網方案需要與控制器進行特殊連接，而EtherCAT只需要價格低廉的標準以太網卡（NIC）即可實現。
與會人員對這一技術表現出了極大的關注，就EtherCAT的拓撲結構、冗余、軟件源代碼等方面紛紛提問，會議現場學術氣氛濃厚，反響熱烈。