零、前言很多年前就听说过EtherCAT这几年总能听到或看到好像EtherCAT以及另外一个名词CANOpen在新冠以后总是被提及尤其是在Boss直聘上。前段时间去一家做机器人的公司现场面试面试官也问用没用过EtherCAT似乎这东西在机器人领域用得挺多。一直想了解、学习一下一直就没腾出时间来。最近刚好有时间那么就来看看这个EtherCAT到底是个啥。一、初识1. 什么是EtherCATEtherCAT的英文全称是Ethernet for Control Automation Technology中文译为以太网控制自动化技术。它是以以太网为基础的现场总线系统专门为工业自动化开发的。EtherCAT是确定性的工业以太网最早由德国的Beckhoff倍福公司发明、ETGEtherCAT 技术协会维护的硬实时工业以太网总线属于IEC61158国际标准。EtherCAT用于运动控制、伺服、IO的高速实时总线主打低周期、低抖动、高精度同步机器人、外骨骼、机床大量在用。倍福公司主页EtherCAT | 倍福 中国2. 关键特性周期极短典型100μs甚至几十微秒。分布式时钟DCDistributed Clock硬件同步全网络节点抖动 1μs多轴协同、外骨骼多关节同步必备。拓扑自由线型、树型、星型都支持不用工业交换机接线简单。主从架构1个主站控制器 N个从站伺服、IO、传感器。两类数据PDO过程数据周期性实时数据位置、速度、扭矩、IOSDO服务数据非周期用来读写参数、配置。配套协议CoE —— CANopen over EtherCAT伺服电机最常用CiA402 伺服状态机FoE —— 文件传输EoE —— 透传普通以太网IP报文SoE —— 伺服驱动、Safety over EtherCAT安全总线。3. 应用场景1工业机器人六轴工业机械臂、SCARA、Delta并联机器人协作机器人Cobot多关节需要同步插补周期普遍100~500μs多伺服轴位置 / 力矩同步很多机器人控制器EtherCAT主站 伺服从站。2外骨骼 康复机器人下肢助力外骨骼、负重外骨骼、康复步态机器人上肢康复机器人、主从遥操作设备需求多个关节伺服 / 力矩传感器严格同步实时反馈人体力信号力控环周期几十200μs典型架构中央控制器作为EtherCAT主站每个关节驱动单元是EtherCAT从站PDO传输力矩、角度、状态3数控机床 / 运动平台加工中心、车床、雕刻机、激光切割、水刀龙门同步、双驱同步需要插补同步保证加工精度3D打印高速运动平台、直线电机平台4半导体与精密设备晶圆搬运机械手、固晶机、贴片机SMT光学检测平台、真空设备很多做到20~50μs控制周期DC同步抖动小于1us5包装、纺织、印刷流水线高速包装机、吹膜机、轮转印刷机多色套印同步、裁刀跟随、飞剪控制多个伺服随主线速度跟随6测试台、自动化标定设备电机对拖测试台、NVH测试台、液压伺服测试系统多通道同步采集 同步加载同步采集传感器数据力、位移7智能仓储、AGV/AMR多舵轮AGV、麦克纳姆轮底盘多轮伺服同步控制分拣机器人、堆垛机8风电、能源设备变桨系统风机叶片变桨伺服同步控制储能变流器同步控制9安全相关搭配FSoE机器人安全门、安全力矩限制、急停、安全限位不再单独拉安全继电器硬线10分布式IO、传感器集群远距离分散的数字 IO、模拟量模块、编码器、压力/力传感器组网适合点位多、分散布局但是单纯IO场景性价比不如普通总线一般是 “运动控制 IO混合” 才上EtherCAT。更多内容请看下回。 零、前言很多年前就听说过EtherCAT这几年总能听到或看到好像EtherCAT以及另外一个名词CANOpen在新冠以后总是被提及尤其是在Boss直聘上。前段时间去一家做机器人的公司现场面试面试官也问用没用过EtherCAT似乎这东西在机器人领域用得挺多。一直想了解、学习一下一直就没腾出时间来。最近刚好有时间那么就来看看这个EtherCAT到底是个啥。一、初识1. 什么是EtherCATEtherCAT的英文全称是Ethernet for Control Automation Technology中文译为以太网控制自动化技术。它是以以太网为基础的现场总线系统专门为工业自动化开发的。EtherCAT是确定性的工业以太网最早由德国的Beckhoff倍福公司发明、ETGEtherCAT 技术协会维护的硬实时工业以太网总线属于IEC61158国际标准。EtherCAT用于运动控制、伺服、IO的高速实时总线主打低周期、低抖动、高精度同步机器人、外骨骼、机床大量在用。倍福公司主页EtherCAT | 倍福 中国2. 关键特性周期极短典型100μs甚至几十微秒。分布式时钟DCDistributed Clock硬件同步全网络节点抖动 1μs多轴协同、外骨骼多关节同步必备。拓扑自由线型、树型、星型都支持不用工业交换机接线简单。主从架构1个主站控制器 N个从站伺服、IO、传感器。两类数据PDO过程数据周期性实时数据位置、速度、扭矩、IOSDO服务数据非周期用来读写参数、配置。配套协议CoE —— CANopen over EtherCAT伺服电机最常用CiA402 伺服状态机FoE —— 文件传输EoE —— 透传普通以太网IP报文SoE —— 伺服驱动、Safety over EtherCAT安全总线。3. 应用场景1工业机器人六轴工业机械臂、SCARA、Delta并联机器人协作机器人Cobot多关节需要同步插补周期普遍100~500μs多伺服轴位置 / 力矩同步很多机器人控制器EtherCAT主站 伺服从站。2外骨骼 康复机器人下肢助力外骨骼、负重外骨骼、康复步态机器人上肢康复机器人、主从遥操作设备需求多个关节伺服 / 力矩传感器严格同步实时反馈人体力信号力控环周期几十200μs典型架构中央控制器作为EtherCAT主站每个关节驱动单元是EtherCAT从站PDO传输力矩、角度、状态3数控机床 / 运动平台加工中心、车床、雕刻机、激光切割、水刀龙门同步、双驱同步需要插补同步保证加工精度3D打印高速运动平台、直线电机平台4半导体与精密设备晶圆搬运机械手、固晶机、贴片机SMT光学检测平台、真空设备很多做到20~50μs控制周期DC同步抖动小于1us5包装、纺织、印刷流水线高速包装机、吹膜机、轮转印刷机多色套印同步、裁刀跟随、飞剪控制多个伺服随主线速度跟随6测试台、自动化标定设备电机对拖测试台、NVH测试台、液压伺服测试系统多通道同步采集 同步加载同步采集传感器数据力、位移7智能仓储、AGV/AMR多舵轮AGV、麦克纳姆轮底盘多轮伺服同步控制分拣机器人、堆垛机8风电、能源设备变桨系统风机叶片变桨伺服同步控制储能变流器同步控制9安全相关搭配FSoE机器人安全门、安全力矩限制、急停、安全限位不再单独拉安全继电器硬线10分布式IO、传感器集群远距离分散的数字 IO、模拟量模块、编码器、压力/力传感器组网适合点位多、分散布局但是单纯IO场景性价比不如普通总线一般是 “运动控制 IO混合” 才上EtherCAT。更多内容请看下回。