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浔之漫智控技术(上海)有限公司
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| . 实施 EtherCAT技术是面向经济的设备而开发的，如I/O 端子、传感器和嵌入式控制器等。EtherCAT使用遵循IEEE802.3标准的以太网帧。这些帧由主站设备发送，从站设备只是在以太网帧经过其所在位置时才提取和/或插入数据。因此，EtherCAT 使用标准的以太网，这正是其在主站设备方面智能化的表现。同样，EtherCAT在从站控制器中使用**芯片，这也是其在从站设备方面智能化的表现——无论本地处理能力是否强大或软件品质好坏与否，**芯片均可在硬件中处理过程数据协议，并提供较佳实时性能。 7.1 主站 例如，如果某个单个过程映像的PLC没有**过1486 字节，那么在其周期时间内循环发送这个以太网帧就足够了。因为报文头运行时不会发生变化，所以只需将常数报文头插入到过程映像中，并将结果传送到以太网控制器即可。 EtherCAT映射不是在主站产生，而是在从站产生（外围设备将数据插入所经以太网帧的相应位置），因此，此时过程映像已经完成排序。该特性进一步减轻了主机CPU的负担。可以看到，EtherCAT主站完全在主机CPU中采用软件方式实现，相比之下，传统的慢速现场总线系统通过有源插接卡方可实现主站的方式则要占用更多的资源，甚至服务于DPRAM的有源卡本身也将占用可观的主机资源。 系统配置工具（通过生产商获取）可提供包括相应的标准 XML 格式启动顺序在内的网络和设备参数。
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| 7.1.1 主站实施服务 可通过生产商获取主站代码、实现服务和技术支持，可用于多种硬件平台与操作系统。可登陆EtherCAT网站[1]，了解该方面信息。EtherCAT网站还提供开放的源代码实现方式和相应的RTOS开放源代码。 |
| 7.1.2 主站样本代码 另一种EtherCAT主站的实现方式是使用样本代码，花费不高。软件以源代码形式提供，包括所有的EtherCAT主站功能，甚至还包括EoE（EtherCAT实现以太网）功能。开发人员只要把这些应用于bbbbbbs环境的代码与目标硬件及所使用的RTOS加以匹配就可以了。该软件代码已经成功应用于多个系统。
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| 7.2 从站 目前，有多家制造商均提供EtherCAT从站控制器。通过价格低廉的FPGA，也可实现从站控制器的功能，可以购买授权以获取相应的二进制代码。 从站控制器通常都有一个内部的DPRAM，并提供存取这些应用内存的接口范围： 串行SPI（串行外围接口）主要用于数量较小的过程数据设备，如模拟量I/O模块、传感器、编码器和简单驱动等。该接口通常使用8位微控制器，如微型芯片PIC、DSP、Inbbb 80C51等。 8/16位微控制器并行接口与带有DPRAM接口的传统现场总线控制器接口相对应，尤其适用于数据量较大的复杂设备。通常情况下，微控制器使用的接口包括Infineon 80C16x、Inbbb 80x86、Hitachi SH1、ST10、ARM和TI TMS320等系列。 32位并行I/O接口不仅可以连接多达32位数字输入/输出，而且也适用于简单的传感器或执行器的32位数据操作。这类设备*主机CPU。
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工业以太网专题">工业以太网协议主要有以下几种：Modbus TCP/IP（Schneider，1998）、Interbus（Phoenix，1999）、EtherNet/IP（ODVA，1999）、IDA（Vendor Alliance，2000）、HSE（Foundation Fieldbus，2000）、ProfiNet（Profibus，2001）。
EAST较向场电源控制系统由12套电源子系统组成，在空间上具有较强的分散性，需要发送至现场的控制量信号及采集的状态有上千个，如此分散而庞大的信号量要实现实时、可靠的通信较好的解决方法就是采用工业现场总线。考虑到以太网技术的成熟性、开放性及高的性价比，较向场电源控制系统使用德国WAGO公司的以太网总线模块，采用Modbus Tcp/IP协议，Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信，它已成为一种通用工业标准。通过它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络进行集中监控。
Modbus/TCP协议是为制造自动化和过程自动化独立设计的一种开放的现场总线标准。它是MODBUS协议的变异，可以通过TCP/IP的连接来优化现场的通讯。MODBUS/TCP协议定义了通过以太网通讯时，服务器/客户机请求和响应消息的帧格式。如图1所示：
通讯标识、协议标识、单元标识均为16进制0x0000，这是因为底层的IP帧头中已经有类似的标识符。控制器通过IP帧头已经可以识别帧是发给谁的了。消息长度是用来描述此区域后总共还有多少个字节。功能代码是用来描述此帧数据是干什么用的。传输数据是用来描述想要读写的I/O通道，及所传送的数据值。此外, 由于TCP/IP 协议以及链路层的求和校验机制可以保数据包传递的正确性,所以Modbus/TCP协议中没有定义CRC- 16 或LRC 校验。
WAGO以太网总线通讯时，需要在以太网标准上叠加几种重要的通讯协议。在ISO/OSI标准化模型的*三层网络层上需叠加IP,ICMP和ARP协议，在*四层传输层视传输情况需叠加TCP协议或UDP协议。另外，现场总线适配器还包含了几种额外的用户协议以用于传输和接收数据。其中Modbus/TCP协议用于对模块读取和写入数据，端口号为502；Bootstrap协议用于配置总线IP地址；HTTP协议用于访问总线适配器中存储的HTML页面以监控总线适配器的状态，端口号为80。图2所示为时协议的叠加情况。
在WAGO以太网总线适配器和控制器的应用层有Modbus协议的多种操作程序，通过这些操作程序实现数字或模拟输入输出数据的对现场总线模块的写入或读出。在较向场电源控制系统中对WAGO总线模块的操作既有读取状态量的操作也有发出控制量的操作，所以通常采用操作程序代码为FC23: 0x0017.
