Ethernet 向下延伸至现场I/O级 一种总线技术满足所有需求： ●优势: ●通讯稳定 ●安装简便 ●系立 ●可访问每一个过程数据 ●标准的以太网协议 ●有竞争力的强大网络 ●带宽: 100 MBaud 至 1 Gigabit
实时以太网要求: ● 环周期：低于 1 ms ●大的数据流 ●确定性和实时能力 ●过程数据的循环通讯 ● 参数数据的非循环通讯 ●（简单的纵向集成）simple vertical integration ●灵活的拓普结构 ●节约成本
第一个 Beckhoff 解决方案: RT-Ethernet ●实时以太网驱动 （„Y-driver“） 支持 Windows 2000/XP ●物理介质为标准以太网 ●全双工通讯: 仅需交换机而无需HUB集线器. ●只需要标准的网络组件 ●可用以太网协议的并行传输 ●高性能 （媲美 Powerlink） ●费用低廉 ●2002起供货
带实时以太网驱动的TwinCAT I/O ●硬实时通讯 ●如经许可, 还能控制操作系统的以太网通信controlling of operating system Ethernet traffic
RT-Ethernet + EtherCAT: 直接内存访问为主站节约时间 ●传统的PC控制硬件 ●现场总线PC卡: ●通过PCI卡和CPU通讯 ●占用CPU来传输PC内存 ●需要20-30%的CPU资源 ●以太网卡 ●TwinCAT 实时以太网 IO + EtherCAT 使用 DMA 传输过程数据
实时以太网配置 ●带标准Intel网络适配器的工业计算机 ●交换机可堆迭 ●100 Base-Tx时,传输距离可达100米 ●标准的快速以太网 100 Mbit/s,使用Cat5e网线 （屏蔽双绞线） 标准的RJ45接头
实时以太网配置
用实时以太网实现PC-PC 通讯 网络变量 发布/接收模式 : ●广播 ●多播 ●单点 ●PC ↔ PC 间的实时以太网通讯 < 1 ms ●以及网类型: 为EtherCAT ●协议: 实时以太网, 类似 EtherCAT
实时以太网的特征: ●标准的快速以太网: ●节约成本的网络组件 ●电缆 ●连接器 ●安装方便 ●符合Windows 环境的驱动 ●基于软件的解决方案, 无需特殊硬件 ●I/O传送时间 < 60 µs ●周期性的 I/O 和标准 TCP/IP在同样的硬件上并行 （Y-driver） ●PC-PC 间通过以太网实现确定性的通讯
实时以太网: 刷新时间
●经过交换机向设备发送和接收数据帧 ●接收和发送数据之间的延时约为10-300µs,这取决于交换机和传输数据的多少
实时以太网: 刷新时间
有可能出现这种情况, 所有的帧尚未完全发送完毕,而部分连接设备的帧已经返回到主站, 这是因为: 1. 以太网全双工通讯, 同时发送和接收2. 数据存放在缓冲区, 由交换机控制其发送
刷新-, 循环- 和反应时间
实时以太网的响应时间测量
比较响应时间
实时以太网相对于总线系统的优势: ●无需特殊的现场总线卡 （低成本） ●使用标准的以太网组件实现灵活的连接 ●局域网 ●广域网 ●光纤 ● … ●高传输率 ●整个系统的快速响应时间 ●使用DMA 节约 CPU资源供应用程序使用
实时以太网: 组件 ●AX2000-B900 ● 典型响应时间 250 µs ● BK9000 ●典型响应时间 1 - 3 ms ●BK9100 ●典型响应时间 1 - 3 ms ●IL230x-B900 ●典型响应时间 1 - 5 ms （因为可以连接多达 120个 IE – 模块） CX1000 ●典型响应时间 1 ms
EtherCAT的发展历程
