為激活更豐富的EtherCAT應用場景和創新產品，ZLG致遠電子研發團隊推出系統的EtherCAT主站解決方案，本篇將從軟硬件方面詳細介紹EtherCATNET－100M主站控制設備。

EtherCAT是當今主流的高速現場總線解決方案，也是工業4.0智能制造的先進技術核心。現場總線技術適合于大數據量傳輸，但不適合于測控工程領域中的確定性進程通訊以及高速數據傳輸。因此，EtherCAT的設計目標是支持標準的以太網，并且能夠以最小的硬件成本在實時控制領域開展使用，更新周期快，穩定性高。

致遠電子EtherCAT主站性能如何？

EtherCATNET－100M是一款多功能以太網轉EtherCAT主站設備，EtherCAT總線傳輸速率可達100Mb／s，可實現閉環伺服系統的實時控制與實時數據傳輸，具有高性能、高傳輸速度、高可靠性通訊等優點。集成2路EtherCAT接口，具有線纜冗余的機能。

圖1 EtherCATNET－100M

EtherCAT主站產品功能特性概覽：

支持多達32軸同步和1024個EtherCAT I／O應用；

運動控制伺服通訊周期不超過500us，I／O主站資料更新周期不超過200us；

采用大規模可編程器件FPGA實現專用以太網MAC以優化實時性能；

豐富的外設接口：主站集成1路千兆通用以太網接口、2路專用EtherCAT接口、1路CAN（FD）接口、2路USB2．0接口、1路HDMI接口、1路RS－232接口、1路SD卡接口、2路DI／DO數字輸入輸出；

采用4GB工業級EMMC，掉電非易丟失數據；

內置RTC，斷電可完成計時或事件記錄功能；

寬輸入9－48V直流供電電壓，額定功耗6W；

工作溫度：－40℃～＋85℃。

主站系統構成

EtherCATNET－100M可快速實現EtherCAT主站控制通訊，集成1路千兆通用以太網接口、2路專用EtherCAT接口、1路CAN（FD）接口、1路HDMI接口、1路SD卡接口、2路DI／DO數字輸入輸出等。豐富的外設接口可實現更智能化的EtherCAT主站控制。

圖2 主站系統構成

環型拓撲冗余技術

冗余以太網的拓撲結構包括環型、網絡型和混合型拓撲，對于一般的工業以太網系統，可直接用較為簡單實用的環型拓撲結構。EtherCAT主站提供兩路EtherCAT專用網口，在環型拓撲結構中，將LAN1接到從站（ESC）節點1的IN口，然后從站節點1的OUT口接到下一個從站節點的IN口，依次連接，直到最后一個從站節點連接到EtherCAT主站的LAN2口，如下圖所示。由于ESC從站控制器具有自動回環功能，當環形結構中出現單點故障時，EtherCAT網絡信息流能在故障斷點處自動回環，主站仍然可以與各個從站保持數據傳輸，大大增強了EtherCAT網絡的可靠性與可維護性。

圖3 環型拓撲冗余技術

搭載HDMI和CANFD接口，滿足更多應用需求

EtherCATNET－100M設備提供1路HDMI接口，用于與人機界面或PC顯示器的接口通信，接口物理形式為HDMI－Type A。HDMI接口特點與電氣參數：

高清晰、無損壓縮的數字信號傳輸，其分辨率達到1280x720；

支持HDMI 2．0向下兼容版本規范；

支持EDID和DDC2B標準；

支持熱插拔；

具有更好抗干擾能力，實現最長10m無增益傳輸。

設備提供1路隔離CAN（FD）接口，接口物理形式為DB9插座。支持CAN波特率40K～5Mbps，支持CAN、CANFD ISO或CANFD Non－ISO多種控制器類型，內置軟件設置CAN（FD）通道120歐姆終端電阻使能開關。可高效進行CAN FD總線二次開發，滿足多總線應用需求。

圖4 CANFD接口應用

化繁為簡的函數庫

EtherCAT主站庫以Linux下動態鏈接庫（so）的方式提供，可以實現EtherCAT主站控制等功能。主站可以通過函數庫啟動主站RPC服務器，RPC客戶端可以通過網絡連接到主站RPC服務器，控制主站完成EhterCAT相關的功能。函數庫包含zecm．h頭文件和libzecm．so動態連接庫文件。zecm．h文件包含了EtherCAT主站的數據類型，數據結構以及函數聲明，用戶開發自定義主站需要配置交叉編譯環境，將編譯好的程序下載到主站上，在主站運行編譯后的程序以完成EtherCAT的通信控制功能。

圖5 豐富的函數庫

傳統復雜的函數，精煉為如下9條簡單易用的函數庫：

EcatMasterLibInit，EtherCAT主站庫初始化；

EcatMasterLibExit，釋放EtherCAT主站庫；

EcatSimpleStart，啟動主站和RPC服務器；EcatSimpleStop，停止主站和RPC服務器；

EcatRequestMasterState，發送網絡管理命令；

EcatGetMasterState，獲取主站當前狀態；

EcatGetSlaveState，獲取從站當前狀態；

EcatSetExtCtrlTaskHandler，設置用戶過程數據回調函數；

EcatResetExtCtrlTaskHandler，復位用戶過程數據回調函數；

EcatCoeSDODownload，SDO下載；EcatCoeSDOUpload ，SDO上傳。

技術一圖看懂主站運行流程

主站可以運行用戶編寫的程序，主站程序運行一般遵循的流程如下。

圖6 主站運行流程圖

責任編輯：PSY