EtherCAT主站開(kāi)發(fā)“利器”——EC-Master軟件協(xié)議棧

本文圖片來(lái)源：盟通科技

EtherCAT是一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，其CAT為Control Automation Technology即控。

作為一個(gè)基于以太網(wǎng)構(gòu)筑的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，EtherCAT具有高速和低數(shù)據(jù)丟失率的特點(diǎn)，可以在傳輸達(dá)到100M速率的同時(shí)兼具低延時(shí)與同步的特點(diǎn)，在要求較高的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信中是當(dāng)前流行的重要工業(yè)總線。

EtherCAT硬件按功能一般可分為主站和從站，相較其他網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其從站可以快速接收和發(fā)送信息，提高整體通信效率。

EtherCAT主站在整個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)和功能中發(fā)揮主要作用，操作人員通常在主站設(shè)置與發(fā)布相應(yīng)的需求和調(diào)度。主站軟件程序的平臺(tái)通用性與能否集成其他通訊協(xié)議，也就成為了自動(dòng)化框架建立者在高標(biāo)準(zhǔn)、易交互與成本可控之間需要仔細(xì)衡量的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)上出于性能考慮，主站程序運(yùn)行在RTlinux等非圖形化頁(yè)面的系統(tǒng)上，進(jìn)而帶來(lái)了跨系統(tǒng)學(xué)習(xí)的培養(yǎng)成本。

盟通科技在現(xiàn)場(chǎng)總線方案領(lǐng)域擁有近十年的技術(shù)沉淀和落地經(jīng)驗(yàn)，面對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線需求逐年上升，而專精的網(wǎng)絡(luò)工程師又確實(shí)較少的客觀事實(shí)，推出了一個(gè)全面的EtherCAT主站軟件搭建方案——EC-Master。

▲EtherCAT產(chǎn)品開(kāi)發(fā)矩陣示意圖

01EC-Master協(xié)議棧是什么？

在介紹EtherCAT協(xié)議棧之前，我們需要先了解什么是協(xié)議棧。協(xié)議棧（Protocol stack），又稱協(xié)議堆疊，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議套件的一個(gè)具體的軟件實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，協(xié)議棧就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的總和，它形象地反映了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中文件傳輸?shù)倪^(guò)程。

在協(xié)議套件中，每個(gè)協(xié)議通常都是為了一個(gè)特定的目的而設(shè)計(jì)的，這樣可以使得設(shè)計(jì)更容易。因?yàn)槊總€(gè)協(xié)議模塊通常都要和上下兩個(gè)其他協(xié)議模塊通信，它們通?？梢韵胂蟪墒菂f(xié)議棧中的層。最低級(jí)的協(xié)議總是描述與硬件的物理交互，而每個(gè)高級(jí)的層次則增加更多的特性。用戶應(yīng)用程序只是處理最上層的協(xié)議?？偟膩?lái)說(shuō)，客戶可以通過(guò)協(xié)議棧來(lái)減少開(kāi)發(fā)流程提高開(kāi)發(fā)效率。

EC-Master是一個(gè)旨在幫助有需求的用戶降低EtherCAT主站軟件開(kāi)發(fā)難度的協(xié)議棧，該協(xié)議棧由ETG資深會(huì)員acontis和盟通科技所開(kāi)發(fā)和代理，能在不同的嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行：包含Linux（帶實(shí)時(shí)和不帶實(shí)時(shí)）、Windows 7/8/10、VxWorks、QNX、RTX以及其他更多操作系統(tǒng)。為開(kāi)發(fā)人員提供了更多的選擇。

EC-Master協(xié)議棧適配多款處理器，擁有豐富的功能與案例，可以使用多種編程語(yǔ)言來(lái)定制化地編輯內(nèi)核庫(kù)與需要的功能。為進(jìn)一步方便開(kāi)發(fā)人員，EC-Master還可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的可視化模擬軟件工具和實(shí)時(shí)環(huán)境搭建工具來(lái)降低測(cè)試難度和提高可移植性能，可以說(shuō)，EC-Master是盟通科技發(fā)行的一款廣受好評(píng)的軟件產(chǎn)品。

▲EC-Master產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

02EC-Master具體功能有哪些？

EC-Master完全符合ETG基金會(huì)公布的ETG1500 EtherCAT主站規(guī)范，它已經(jīng)可以覆蓋許多通用的Ether CAT主站的需求。但是EC-Master還包含了一些其他控制器、機(jī)械設(shè)備或自動(dòng)化工廠使用EtherCAT技術(shù)時(shí)可能需要的其他功能。

ETG的1500規(guī)范定義了ClassA和ClassB這樣兩種類型的主站，二者功能EC-Master均可實(shí)現(xiàn):

ClassA

標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT主站設(shè)備

功能

◆支持EtherCAT網(wǎng)絡(luò)信息（ENI）配置文件

◆支持檢查在啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)比原始配置和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)

◆支持周期性的過(guò)程數(shù)據(jù)交換

◆支持CANopen over EtherCAT (CoE)協(xié)議：SDO的上傳和下載，SDO信息服務(wù)（訪問(wèn)CANopen對(duì)象字典），緊急情況請(qǐng)求

◆支持Servo Profile over EtherCAT（SoE）協(xié)議

◆支持Ethernet over EtherCAT（EoE）協(xié)議（虛擬交換機(jī)）

◆支持從站與從站之間進(jìn)行通信

◆支持Safety over EtherCAT（FSoE）從站

◆支持對(duì)從站的EEPROM和寄存器進(jìn)行訪問(wèn)

◆豐富的錯(cuò)誤診斷和檢測(cè)功能

◆支持分布式時(shí)鐘（DC）模式同步

◆支持主站和網(wǎng)絡(luò)同步（DCM）

◆支持ADS over EtherCAT（AoE）郵箱協(xié)議

◆支持Transfer over EtherCAT（FoE）郵箱協(xié)議

◆支持Vendor over EtherCAT（VoE）郵箱協(xié)議

ClassB

最小化的EtherCAT主站設(shè)備

功能

◆支持EtherCAT網(wǎng)絡(luò)信息（ENI）配置文件

◆支持檢查在啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)比原始配置和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)

◆支持周期性的過(guò)程數(shù)據(jù)交換

◆支持CANopen over EtherCAT (CoE)協(xié)議：SDO的上傳和下載，SDO信息服務(wù)（訪問(wèn)CANopen對(duì)象字典），緊急情況請(qǐng)求

◆支持Servo Profile over EtherCAT（SoE）協(xié)議

◆支持Ethernet over EtherCAT（EoE）協(xié)議（虛擬交換機(jī)）

◆支持從站與從站之間進(jìn)行通信

◆支持Safety over EtherCAT（FSoE）從站

◆支持對(duì)從站的EEPROM和寄存器進(jìn)行訪問(wèn)

◆豐富的錯(cuò)誤診斷和檢測(cè)功能

除此之外，EC-Master還有諸如分幀處理、擴(kuò)展同步、熱插拔、線纜冗余、主站冗余、EoE第三方擴(kuò)展支持工具和UDP Mailbox網(wǎng)關(guān)支持等額外功能，這些額外功能進(jìn)一步擴(kuò)展了EC-Master的使用場(chǎng)景，更好地幫助了數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題的解決。如有需要，可以與盟通科技聯(lián)系并進(jìn)一步地了解更多信息。

03EC-Master有什么優(yōu)勢(shì)？

相較而言，EC-Master對(duì)于開(kāi)源的主站軟件開(kāi)發(fā)產(chǎn)品具有更好的穩(wěn)定性和更多的功能。

EC-Master的主要優(yōu)勢(shì)如下：

◆低CPU負(fù)載的同時(shí)保持高性能進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速的更新速率

◆適用于多種操作系統(tǒng)

◆支持的CPU架構(gòu)有x86（32 位和 64 位）、ARM（32 位和 64 位）和 PowerPC (PPC)

◆適用于 Intel、德州儀器、ST、Broadcom、Nvidia、Renesas、NXP、Xilinx 和 Infineon 等知名品牌供應(yīng)商的許多處理器

◆可靠的售后服務(wù)，協(xié)助構(gòu)建完成完整的系統(tǒng)集成方案與基于個(gè)性化的自定義控制系統(tǒng)

◆擁有大量且穩(wěn)定的落地案例幫助用戶參考與使用：例如，EC-Master已部署于KUKA Robot Control以及 Yaskawa、Lenze 和 Omron 等控制器中并實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用。

除了主要的優(yōu)勢(shì)以外，EC-Master還有更全面的功能、多樣化的輔助工具和高性價(jià)比的價(jià)格等其他客觀優(yōu)勢(shì)。具體場(chǎng)景與需求各不統(tǒng)一，如需了解更多針對(duì)性的方案與相關(guān)內(nèi)容，歡迎大家聯(lián)系EC-Master的中國(guó)指定發(fā)行方——盟通科技。專業(yè)的技術(shù)和商務(wù)人員將快速對(duì)接各位有需要的朋友，協(xié)助EC-Master的落地與應(yīng)用。

04

EC-Master的輔助工具有哪些?

盟通科技在大中華地區(qū)不僅代理發(fā)行EC-Master協(xié)議棧產(chǎn)品本身，也發(fā)行多款配套產(chǎn)品。

其中，EC-Win/LxWin是以解決EC-Master實(shí)時(shí)性需求作為目標(biāo)的系統(tǒng)級(jí)實(shí)時(shí)解決方案，這個(gè)優(yōu)秀的實(shí)時(shí)解決方案不僅幫助了對(duì)EtherCAT有實(shí)時(shí)性需求的用戶，也幫助了其他用戶在Windows系統(tǒng)額外添加實(shí)時(shí)性功能，通過(guò)可視化的管理工具協(xié)助客戶搭建實(shí)施應(yīng)用環(huán)境，并提供了同步測(cè)試的功能，顯著降低了開(kāi)發(fā)成本。

▲EC-Win實(shí)時(shí)性解決方案結(jié)構(gòu)圖

同時(shí)，除EC-Win/LxWin解決方案外，在“以人為本，便于人機(jī)交互”的指導(dǎo)思想下，EC-Master開(kāi)發(fā)人員同時(shí)開(kāi)發(fā)與維護(hù)了多款可視化測(cè)試應(yīng)用程序：

EC-Engineer——專業(yè)的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)配置和診斷工具，EtherCAT從站僅需與運(yùn)行EC-Engineer的Windows PC或者直接與主站協(xié)議?？刂葡到y(tǒng)相連接，就可以使用EC-Engineer在任何位置“離線”完成EtherCAT的配置工作，或在機(jī)器上連接真正的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)"在線"操作。該軟件存在網(wǎng)頁(yè)版本——EC-Engineer Web方便用戶體驗(yàn)。

▲EC-Engineer應(yīng)用示意圖

EC-Simulator——高效的從站模擬仿真工具，EC-Simulator通過(guò)仿真EtherCAT從站設(shè)備進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬化EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，可以做到?jīng)]有真實(shí)的EtherCAT從站硬件的情況下同樣可以運(yùn)行EtherCAT主站應(yīng)用的效果。

▲EC-Simulator應(yīng)用示意圖

EC-Inspector——可靠的EtherCAT通信分析軟件，EC-Inspector 是一款從外部分析和監(jiān)控 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的軟件工具。該程序可以獨(dú)立于主控制器使用，并且可以與任何制造商（Beckhoff，Omron，Bosch-Rexroth，Lenze，acontis等）的EtherCAT主站一起使用。EC-Inspector通過(guò)在主站與從站之間插入的TAP設(shè)備分析主站和EtherCAT從站之間的完整數(shù)據(jù)通信。

▲EC-Inspector應(yīng)用示意圖

以上軟件產(chǎn)品均接受過(guò)自動(dòng)化市場(chǎng)與行業(yè)的頭部知名企業(yè)的嚴(yán)苛挑選，有大量實(shí)際應(yīng)用案例，協(xié)助用戶更方便、更穩(wěn)定和更安全地部署EtherCAT服務(wù)。

EC-Master的更多信息去哪里找？

盟通科技作為EC-Master的指定代理發(fā)行方，積累了多年的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目與解決方案的經(jīng)驗(yàn)，EC-Master的更多信息，可以在盟通科技的官網(wǎng)找到，客戶朋友也可以通過(guò)郵箱與電話與專業(yè)的技術(shù)人員直接高效地交流，來(lái)獲取更多本地化的方案與信息。

審核編輯：湯梓紅