Ethernet 向下延伸至現(xiàn)場(chǎng)I/O級(jí)
一種總線技術(shù)滿足所有需求：
●優(yōu)勢(shì):
●通訊穩(wěn)定
●安裝簡(jiǎn)便
●系統(tǒng)獨(dú)立
●可訪問每一個(gè)過程數(shù)據(jù)
●標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議
●有競(jìng)爭(zhēng)力的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)
●帶寬: 100 MBaud 至 1 Gigabit
實(shí)時(shí)以太網(wǎng)要求:
● 環(huán)周期：低于 1 ms
●大的數(shù)據(jù)流
●確定性和實(shí)時(shí)能力
●過程數(shù)據(jù)的循環(huán)通訊
● 參數(shù)數(shù)據(jù)的非循環(huán)通訊
●（簡(jiǎn)單的縱向集成）simple vertical integration
●靈活的拓普結(jié)構(gòu)
●節(jié)約成本
第一個(gè) Beckhoff 解決方案: RT-Ethernet
●實(shí)時(shí)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng) （„Y-driver“） 支持 Windows 2000/XP
●物理介質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)
●全雙工通訊: 僅需交換機(jī)而無需HUB集線器.
●只需要標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)組件
●可用其它以太網(wǎng)協(xié)議的并行傳輸
●高性能 （媲美 Powerlink）
●費(fèi)用低廉
●2002起供貨

帶實(shí)時(shí)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的TwinCAT I/O
●硬實(shí)時(shí)通訊
●如經(jīng)許可, 還能控制操作系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信controlling of operating system Ethernet traffic

RT-Ethernet + EtherCAT: 直接內(nèi)存訪問為主站節(jié)約時(shí)間
●傳統(tǒng)的PC控制硬件
●現(xiàn)場(chǎng)總線PC卡:
●通過PCI卡和CPU通訊
●占用CPU來傳輸PC內(nèi)存
●需要20-30%的CPU資源
●以太網(wǎng)卡
●TwinCAT 實(shí)時(shí)以太網(wǎng) IO + EtherCAT 使用 DMA 控制器傳輸過程數(shù)據(jù)

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)配置
●帶標(biāo)準(zhǔn)Intel網(wǎng)絡(luò)適配器的工業(yè)計(jì)算機(jī)
●交換機(jī)可堆迭
●100 Base-Tx時(shí),傳輸距離可達(dá)100米
●標(biāo)準(zhǔn)的快速以太網(wǎng) 100 Mbit/s,使用Cat5e網(wǎng)線 （屏蔽雙絞線）
標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接頭

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)配置

用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PC-PC 通訊
網(wǎng)絡(luò)變量
發(fā)布/接收模式 :
●廣播
●多播
●單點(diǎn)
●PC ↔ PC 間的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊 < 1 ms
●以及網(wǎng)類型: 為EtherCAT
●協(xié)議: 實(shí)時(shí)以太網(wǎng), 類似 EtherCAT

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的特征:
●標(biāo)準(zhǔn)的快速以太網(wǎng):
●節(jié)約成本的網(wǎng)絡(luò)組件
●電纜
●連接器
●安裝方便
●符合Windows 環(huán)境的驅(qū)動(dòng)
●基于軟件的解決方案, 無需特殊硬件
●I/O傳送時(shí)間 < 60 µs
●周期性的 I/O 和標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP在同樣的硬件上并行 （Y-driver）
●PC-PC 間通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)確定性的通訊
實(shí)時(shí)以太網(wǎng): 刷新時(shí)間

●經(jīng)過交換機(jī)向設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀
●接收和發(fā)送數(shù)據(jù)之間的延時(shí)約為10-300µs,這取決于交換機(jī)和傳輸數(shù)據(jù)的多少
實(shí)時(shí)以太網(wǎng): 刷新時(shí)間

有可能出現(xiàn)這種情況, 所有的幀尚未完全發(fā)送完畢,而部分連接設(shè)備的幀已經(jīng)返回到主站, 這是因?yàn)?
1. 以太網(wǎng)全雙工通訊, 同時(shí)發(fā)送和接收 2. 數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū), 由交換機(jī)控制其發(fā)送
刷新-, 循環(huán)- 和反應(yīng)時(shí)間

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的響應(yīng)時(shí)間測(cè)量

比較響應(yīng)時(shí)間

實(shí)時(shí)以太網(wǎng)相對(duì)于其它總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì):
●無需特殊的現(xiàn)場(chǎng)總線卡 （低成本）
●使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)組件實(shí)現(xiàn)靈活的連接
●局域網(wǎng)
●廣域網(wǎng)
●光纖
● …
●高傳輸率
●整個(gè)系統(tǒng)的快速響應(yīng)時(shí)間
●使用DMA 控制器節(jié)約 CPU資源供其它應(yīng)用程序使用
實(shí)時(shí)以太網(wǎng): 組件
●AX2000-B900
● 典型響應(yīng)時(shí)間 250 µs
● BK9000
●典型響應(yīng)時(shí)間 1 - 3 ms
●BK9100
●典型響應(yīng)時(shí)間 1 - 3 ms
●IL230x-B900
●典型響應(yīng)時(shí)間 1 - 5 ms （因?yàn)榭梢赃B接多達(dá) 120個(gè) IE – 模塊）
CX1000
●典型響應(yīng)時(shí)間 1 ms
EtherCAT的發(fā)展歷程