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
●系统独立
●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
●可用其它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 控制器传输过程数据

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

实时以太网相对于其它总线系统的优势:
●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 控制器节约 CPU资源供其它应用程序使用
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