作者 | Robert B. Trask

關(guān)鍵的開(kāi)發(fā)工具和標(biāo)準(zhǔn)確保了眾多EtherCAT設(shè)備和制造商之間的互操作性。

選擇合適的通信技術(shù)，是工程師需要做出的最重要決定之一，而互操作性則有助于做出這一決定。在某些方面，現(xiàn)場(chǎng)總線通信直接決定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否與控制器的性能相匹配，以及可以使用哪些設(shè)備。

EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)(ETG)非常重視設(shè)備的一致性和互操作性。促進(jìn)所有設(shè)備之間的互操作性非常復(fù)雜，需要大家的共同努力。ETG的目標(biāo)是確保正確的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和用戶對(duì)EtherCAT設(shè)備的成功使用。設(shè)備的互操作性是EtherCAT的亮點(diǎn)所在。

盡管EtherCAT已經(jīng)發(fā)布20周年了，但到目前只有一個(gè)EtherCAT協(xié)議版本。EtherCAT技術(shù)并沒(méi)有改變，而是通過(guò)擴(kuò)展來(lái)加強(qiáng)。擁有一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)規(guī)范意味著新的設(shè)備可以在現(xiàn)有的系統(tǒng)中使用，而不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題或版本控制問(wèn)題。它還為EtherCAT的擴(kuò)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，包括用于集成功能安全的Safety over EtherCAT(FSoE)，用于在一根電纜中提供電源和通信的EtherCAT P，以及分別提供1 Gbit/s和10 Gbit/s通信速率的EtherCAT G/G10。增強(qiáng)功能將繼續(xù)進(jìn)行，但不會(huì)改變EtherCAT版本1的基礎(chǔ)技術(shù)。同時(shí)，ETG要求所有EtherCAT設(shè)備供應(yīng)商都要遵循ETG的一致性政策。

▲圖1: EtherCAT在單根電纜和千兆通信中增加了幾個(gè)電源和通信相關(guān)的擴(kuò)展，但核心技術(shù)保持不變。

01

EtherCAT一致性測(cè)試工具

一致性測(cè)試工具(CTT)是EtherCAT設(shè)備內(nèi)部測(cè)試和開(kāi)發(fā)的強(qiáng)大工具。EtherCAT設(shè)備開(kāi)發(fā)人員可以在開(kāi)發(fā)期間運(yùn)行CTT，以在市場(chǎng)發(fā)布之前發(fā)現(xiàn)可能的互操作性問(wèn)題。這就像編譯控制編程代碼一樣：最好盡早發(fā)現(xiàn)并立即解決問(wèn)題，而不是在最后編譯代碼時(shí)發(fā)現(xiàn)成堆的問(wèn)題。

所有EtherCAT設(shè)備開(kāi)發(fā)人員都需要維護(hù)CTT訂閱。該工具不斷改進(jìn)，以適應(yīng)特定行業(yè)的測(cè)試用例和其它變化。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)曾經(jīng)——而且現(xiàn)在仍然——受到靜態(tài)測(cè)試機(jī)制的影響，而靜態(tài)測(cè)試機(jī)制很快就過(guò)時(shí)了。ETG成員決定開(kāi)發(fā)一個(gè)持續(xù)更新的一致性測(cè)試工具。

所有EtherCAT設(shè)備供應(yīng)商都必須在其EtherCAT產(chǎn)品上市前通過(guò)一致性測(cè)試。不必提交測(cè)試結(jié)果，但必須按需提供。CTT與EtherCAT從控制器(ESC)相結(jié)合，確保EtherCAT設(shè)備始終與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一起工作，不會(huì)對(duì)其性能、可靠性或功能產(chǎn)生不利影響。

▲圖2：使用EtherCAT一致性測(cè)試工具演示互操作性

02

EtherCAT測(cè)試中心

可選的一致性檢查可以在EtherCAT測(cè)試中心進(jìn)行。檢查CTT的結(jié)果，同時(shí)驗(yàn)證外部標(biāo)記，這是測(cè)試工具無(wú)法確定的。最終用戶通常要求供應(yīng)商在公認(rèn)的EtherCAT測(cè)試中心進(jìn)行可選的一致性測(cè)試?？蛇x測(cè)試的結(jié)果是安全的，完成后，供應(yīng)商可以發(fā)布成功完成可選測(cè)試的公告。

▲圖3：在EtherCAT測(cè)試中心驗(yàn)證的EtherCAT產(chǎn)品，可以在ETG產(chǎn)品指南中獲得此認(rèn)證。

03

FSoE一致性測(cè)試

FSoE通過(guò)EtherCAT提供了一個(gè)經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)驗(yàn)證的安全通信信道，并符合可靠和及時(shí)傳輸安全數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。使用FSoE，功能安全功能(如門(mén)聯(lián)鎖、緊急停機(jī)或安全驅(qū)動(dòng)器)可以通過(guò)同樣的通信系統(tǒng)進(jìn)行通信，該系統(tǒng)還同時(shí)處理所有其它過(guò)程數(shù)據(jù)。

ETG簡(jiǎn)化了FSoE合規(guī)性及其評(píng)估流程，包括與所謂的通知機(jī)構(gòu)合作，這減輕了供應(yīng)商的負(fù)擔(dān)。有來(lái)自40多家供應(yīng)商的安全控制器和安全裝置。用戶可以為其應(yīng)用選擇最佳安全設(shè)備，而不必?fù)?dān)心設(shè)備之間的互操作性。在以前，用戶很大程度上只能使用一家供應(yīng)商提供的安全組件，所以在安全領(lǐng)域這是前所未有的。

04

EtherCAT插拔測(cè)試

插拔測(cè)試(PlugFests)支持USB等通用標(biāo)準(zhǔn)。將許多EtherCAT設(shè)備布置在一個(gè)配置了各種EtherCAT控制器的房間中，并將它們連接起來(lái)。EtherCAT一致性測(cè)試工具專家隨時(shí)準(zhǔn)備回答問(wèn)題。在活動(dòng)期間，所有EtherCAT設(shè)備都連接到參與測(cè)試的控制器上。最后，所有EtherCAT設(shè)備都連接在一起，每個(gè)EtherCAT控制器都連接到整個(gè)系統(tǒng)。屆時(shí)，所有設(shè)備都已就位，并能夠正常工作。

沒(méi)有可行的互操作性，任何現(xiàn)場(chǎng)總線或通信技術(shù)都是無(wú)用的。EtherCAT旨在集成與各種控制器一起工作的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，因此用戶不必?fù)?dān)心它們將如何協(xié)同工作。這將使所有用戶受益。

▲本文來(lái)自于控制工程中文版雜志(CONTROL ENGINEERING China)2023年7月刊《技術(shù)文章》欄目：借助EtherCAT的互操作性消除工業(yè)網(wǎng)絡(luò)障礙