工業(yè)以太網時代，該如何選擇總線運動控制器？

小伙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(xù)往下看吧。

EtherCAT是EtherCAT基金會基于以太網基礎開發(fā)的一種開放式的、先進的現(xiàn)場總線，它通過一系列獨特的機制來保證數據傳輸的高效與可靠。EtherCAT只需要使用一根百兆網線就可以實現(xiàn)數據的傳輸，常見拓撲如下（菊花鏈），主站（控制器）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）。雖然大家只看到一根網線串了下去，但百兆網線里其實包含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(huán)網，如下圖。

EtherCAT主站需要使用實時操作系統(tǒng) + 標準的以太網芯片 + EtherCAT協(xié)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(wěn)定。

所以，雖說它們對外的接口都是網口（RJ45接口），但EtherCAT和EtherNET在硬件層面是有很大不同的，不僅僅是數據層的不同哦。EtherCAT正式工作的期間（PDO通信），只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，控制字等），塞入自己需要上報的數據（反饋位置，電機狀態(tài)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(xiàn)在飛行中處理數據（process on the fly），而不用等到完全收到數據后再處理，再發(fā)送。所以可以實現(xiàn)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。

前面提到了，EtherCAT從站芯片（ESC）有分布式時鐘，這個到底是什么東西呢？我們接著往下看。

現(xiàn)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。

那么EtherCAT怎么保證從站統(tǒng)一行動，而沒有掉隊呢？答案就是分布式時鐘。

EtherCAT主站會挑選第一個帶時鐘（DC）功能的從站作為時鐘主站（DC Master），各從站按照時鐘主站的時間統(tǒng)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鐘信號統(tǒng)一時間采樣（采集命令數據），統(tǒng)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(xiàn)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的時鐘（DC）對表可不是靠手撥的（是因為忘了設計撥鈕了？）， EtherCAT是通過復雜的機制計算各個從站之間的時鐘誤差，實時修正，保證各從站時間保持非常小的誤差（遠小于1us，官方測試數據約20ns）。

（有圖有真相了吧，這次相信了吧）

再回到最初的問題，和脈沖電機對比的問題，脈沖驅動雖然在同一時間收到了數據，但因為驅動之間沒有辦法統(tǒng)一協(xié)調時鐘信號，所以從理論上肯定是不如EtherCAT的。當然，實際上大部分應用都制約在電機調試性能上，所以小伙伴們的感受并不明顯，和脈沖對比也是，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。（有的小伙伴可能說，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的設計并不是為了提高同步性的（目前已經很好了），那它的意義是什么，將會在下一期中詳細介紹）。

除了以上的優(yōu)勢，EtherCAT還有很多其他優(yōu)勢，包括接線簡單，排查干擾方便，沒有丟脈沖的煩惱，傳輸數據豐富（例如絕對值數據，力矩狀態(tài)）等。

最后，當然還是要為我們的正運動控制器做下廣告，正運動在國產控制器中最早支持EtherCAT，目前支持的從站最多，兼容性最好。

一、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(xù)軌跡加工中對精密點膠膠量控制和激光能量控制等；

4.多軸同步控制，多坐標系獨立控制等；

5.EtherCAT同步周期可快至125us；

6.EtherCAT總線和脈沖軸混合插補；

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(fā)，也可脫機獨立運行；

二、ZMC408CE產品簡介

ZMC408CE是正運動技術推出的一款高性能EtherCAT總線運動控制器，核心技術采用了先進的FPGA技術，實現(xiàn)硬件位置比較輸出、精準輸出功能，保證連續(xù)軌跡加工的出色性能和穩(wěn)定性，以及動態(tài)數據捕獲的實時性，從而實現(xiàn)更加精準控制和提高生產效率和品質。

ZMC408CE支持EtherCAT + 脈沖軸混合插補，可脫機或聯(lián)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(xiàn)點位運動、電子凸輪、直線插補、圓弧插補、連續(xù)軌跡加工和30+種機器人模型的控制。

軸數8-32軸可選；

板載EtherCAT，CAN，RS232，RS485，EtherNet，U盤接口；

板載24DI，其中4路高速色標鎖存；

板載16DO，其中8路硬件比較輸出PSO，8路高速PWM；

專用的手輪輸入接口。

三、控制器多維多通道PSO應用

1.二維PSO輸出示意圖

2.三維PSO輸出示意圖

四、控制器支持多種開發(fā)方式

支持PLC、Basic、HMI組態(tài)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。

五、ZMC408CE應用場景

適用于3C電子、半導體、新能源、光伏、汽車、醫(yī)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(yè)以太網時代，該如何選擇總線運動控制器？就分享到這里。

審核編輯：湯梓紅