青島BECKHOFF總經(jīng)銷EL2809

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EL2809 | HD EtherCAT Terminal, 16-channel digital output 24 V DC, 0.5 A

The EL2809 digital output terminal connects the binary control signals from the automation device on to the actuators at the process level with electrical isolation. The EL2809 is protected against polarity reversal and processes load currents with outputs protected against overload and short-circuit. The EtherCAT Terminal contains 16 channels, whose signal states are displayed by LEDs. The terminal is particularly suitable for space-saving use in control cabinets. The connection technology is particularly suitable for single-ended inputs. All components have to use the same reference point as the EL2809. The power contacts are looped through.

The outputs are fed via the 24 V power contact in the EL2809. The conductors can be connected without tools in the case of solid wires using a direct plug-in technique.

The HD EtherCAT Terminals (High Density) with increased packing density feature 16 connection points in the housing of a 12 mm terminal block.

運(yùn)行原理

目前有多種用于提供實(shí)時(shí)能力的以太網(wǎng)方案： 例如，通過(guò)較高級(jí)的協(xié)議層禁止 CSMA/CD 存取過(guò)程，并使用時(shí)間分片或輪詢技術(shù)來(lái)取代它。其它方案使用交換機(jī)，并采用精確的時(shí)間控制方式分配以太網(wǎng)報(bào)文。盡管這些解決方案能夠比較快和準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)包傳送到所連接的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，但帶寬的利用率卻很低，特別是對(duì)于典型的自動(dòng)化設(shè)備，因?yàn)榧词故菍?duì)于非常小的數(shù)據(jù)量，也必須要發(fā)送一個(gè)完整的以太網(wǎng)幀。而且，重新定向到輸出或驅(qū)動(dòng)控制器以及讀取輸入數(shù)據(jù)所需的時(shí)間主要取決于執(zhí)行方式。通常也需要使用一條子總線，特別是在模塊化 I/O 系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)與 Beckhoff K-bus 一樣，通過(guò)同步子總線系統(tǒng)加快傳輸速度，盡管如此，這樣的同步還是無(wú)法避免通訊總線傳輸?shù)难舆t。

通過(guò)采用 EtherCAT 技術(shù)，Beckhoff 突破了其它以太網(wǎng)解決方案的這些系統(tǒng)限制： 不必再像從前那樣在每個(gè)連接點(diǎn)接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)行解碼并復(fù)制過(guò)程數(shù)據(jù)。當(dāng)幀通過(guò)每一個(gè)設(shè)備（直達(dá) I/O 端子模塊）時(shí)，EtherCAT 從站控制器讀取與該設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。同樣，輸入數(shù)據(jù)可以飛速插入至數(shù)據(jù)流中。幀被傳遞（僅被延遲幾位）過(guò)去的時(shí)候，從站會(huì)識(shí)別出相關(guān)命令，并進(jìn)行相應(yīng)處理。此過(guò)程是在從站控制器中通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的，因此與協(xié)議堆棧軟件的 Run-Time 系統(tǒng)或處理器性能無(wú)關(guān)。網(wǎng)段中的zui后一個(gè) EtherCAT 從站將經(jīng)過(guò)充分處理的報(bào)文發(fā)回，這樣該報(bào)文就作為一種響應(yīng)報(bào)文由*個(gè)從站返回到主站。

從以太網(wǎng)的角度看，Ether¬CAT 總線網(wǎng)段是一個(gè)可接收和發(fā)送以太網(wǎng)幀的大型以太網(wǎng)設(shè)備。但是，該“設(shè)備“不包含帶下游微處理器的單個(gè)以太網(wǎng)控制器，而只包含大量的 EtherCAT 從站。與其它任何以太網(wǎng)設(shè)備一樣，EtherCAT 不需要通過(guò)交換機(jī)就可以建立通訊，因而產(chǎn)生一個(gè)純粹的 EtherCAT 系統(tǒng)。

以太網(wǎng)直達(dá)端子模塊

以太網(wǎng)系統(tǒng)直達(dá)系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備，即直達(dá)每個(gè) I/O 端子模塊；無(wú)需使用子總線。只需將耦合器的傳輸介質(zhì)由雙絞線（100BASE-TX）轉(zhuǎn)換為 E-bus 總線即可滿足電子端子排的要求。端子排內(nèi)的 E-bus 信號(hào)類型（LVDS）并不是的，它還可用于 10 千兆位以太網(wǎng)。在端子排末端，物理總線特性被轉(zhuǎn)換回 100BASE-TX 標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) MAC 或便宜的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡（NIC）足以作為控制器中的硬件使用。DMA（直接存儲(chǔ)器存?。┯糜趯?shù)據(jù)傳輸?shù)?PC。這意味著網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)對(duì) CPU 性能沒有影響。在 Beckhoff 多端口卡中運(yùn)用了相同的原理，它在一個(gè) PCI 插槽中捆綁zui多 4 個(gè)以太網(wǎng)通道。

協(xié)議

EtherCAT 協(xié)議針對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行了優(yōu)化，它被直接傳送到以太網(wǎng)幀，或被壓縮到 UDP/IP 報(bào)文中。UDP 協(xié)議在其它子網(wǎng)中的 EtherCAT 網(wǎng)段由路由器進(jìn)行尋址的情況下使用。以太網(wǎng)幀可能包含若干個(gè) EtherCAT 報(bào)文，每個(gè)報(bào)文專門用于特定存儲(chǔ)區(qū)域，該存儲(chǔ)區(qū)域可編制大小達(dá) 4GB 的邏輯過(guò)程鏡像。由于數(shù)據(jù)鏈獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)中 EtherCAT 端子模塊的物理順序；可進(jìn)行任意尋址。從站之間可進(jìn)行廣播、多點(diǎn)傳送和通訊。

該協(xié)議還可處理通常為非循環(huán)的參數(shù)通訊。參數(shù)的結(jié)構(gòu)和含義通過(guò) CANopen 設(shè)備行規(guī)進(jìn)行設(shè)定，這些設(shè)備行規(guī)用于各種設(shè)備類別和應(yīng)用。EtherCAT 還支持符合 IEC61491 標(biāo)準(zhǔn)的從屬行規(guī)。該行規(guī)以 SERCOS 命名，獲得運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域的普遍認(rèn)可。

除了符合主站/從站原理的數(shù)據(jù)交換外，EtherCAT 還非常適用于控制器之間（主站/主站）的通訊?？勺杂蓪ぶ返倪^(guò)程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)變量以及各種參數(shù)化、診斷、編程和遠(yuǎn)程控制服務(wù)，可以滿足眾多要求。用于主站/從站和主站/主站通訊的數(shù)據(jù)接口是相同的。

性能

EtherCAT 在網(wǎng)絡(luò)性能上達(dá)到了一個(gè)新的高度。1000 個(gè)分布式 I/O 數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間僅為 30μs － 其中包括端子模塊周期時(shí)間。通過(guò)一個(gè)以太網(wǎng)幀，可以交換高達(dá) 1486 字節(jié)的過(guò)程數(shù)據(jù)，幾乎相當(dāng)于 12000 個(gè)數(shù)字量 I/O。而這一數(shù)據(jù)量的傳輸僅用 300 μs。

與 100 個(gè)伺服軸的通訊只需 100 μs。在此期間，可以向所有軸提供設(shè)置值和控制數(shù)據(jù)，并報(bào)告它們的實(shí)際位置和狀態(tài)。分布式時(shí)鐘技術(shù)保證了這些軸之間的同步抖動(dòng)小于 1 微秒。

利用 EtherCAT 技術(shù)的優(yōu)異性能，可以實(shí)現(xiàn)用傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的控制方法。這樣，通過(guò)總線也可以形成超高速控制回路。以前需要本地硬件支持的功能現(xiàn)在可在軟件中加以映射。巨大的帶寬資源使?fàn)顟B(tài)數(shù)據(jù)與任何數(shù)據(jù)可并行傳輸。EtherCAT 技術(shù)使得通訊技術(shù)與現(xiàn)代高性能的工業(yè) PC 相匹配?？偩€系統(tǒng)不再是控制理念的“瓶頸”。分布式 I/O 的數(shù)據(jù)傳遞超過(guò)了只能由本地 I/O 接口才能實(shí)現(xiàn)的性能。

這種網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)勢(shì)在有相對(duì)中等計(jì)算能力的小型控制器中較為明顯。EtherCAT 循環(huán)速度如此之快，使得它可以在兩個(gè)控制周期之間完成。因此，控制器總有可用的輸入數(shù)據(jù)，輸出編址的延遲zui小。在無(wú)需增強(qiáng)本身計(jì)算能力的基礎(chǔ)上，控制器的響應(yīng)行為得到顯著改善。

EtherCAT 技術(shù)的原理具備擴(kuò)展性，不束縛于 100M 帶寬 – 擴(kuò)展至 Gbit 的以太網(wǎng)也是可能的。

EtherCAT 替代 PCI

隨著 PC 組件小型化的加速發(fā)展，工業(yè) PC 的體積主要取決于所需要的插槽數(shù)目。高速以太網(wǎng)帶寬以及 EtherCAT 通訊硬件（EtherCAT 從站控制器）數(shù)據(jù)帶寬的利用，開辟了新的應(yīng)用可能性： 通常位于工業(yè) PC 中的接口被轉(zhuǎn)移到 EtherCAT 系統(tǒng)中的智能化接口端子模塊上。除分布式 I/O、軸和控制單元外，現(xiàn)場(chǎng)總線主站、高速串行接口、網(wǎng)關(guān)及其它通訊接口等復(fù)雜系統(tǒng)可以通過(guò) PC 上的一個(gè)以太網(wǎng)端口進(jìn)行尋址。甚至對(duì)無(wú)協(xié)議變體限制的其它以太網(wǎng)設(shè)備也可通過(guò)分布式交換機(jī)端子模塊進(jìn)行連接。工業(yè) PC 主機(jī)體積越來(lái)越小，成本也越來(lái)越低，一個(gè)以太網(wǎng)接口足以應(yīng)對(duì)所有的通訊任務(wù)。

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