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EtherCAT FP介紹系列文章—線纜冗余

盟通科技 ? 2023-04-14 14:56 ? 次閱讀

標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT線纜冗余擴(kuò)展功能包

眾所周知,EtherCAT網(wǎng)絡(luò)為了提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能通常使用鏈型網(wǎng)絡(luò)連接。在這種情況下當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)斷鏈時(shí),如果沒有冗余的網(wǎng)絡(luò)連接,將會(huì)導(dǎo)致在短線故障之后的所有設(shè)備無法正常訪問的單點(diǎn)故障。

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從EtherCAT從站設(shè)備的角度來看,冗余非常簡(jiǎn)單:在通訊信號(hào)丟失的情況下,從站控制器立即自動(dòng)關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)環(huán)路,即使此時(shí)沒有數(shù)據(jù)幀在傳輸。當(dāng)我們引入冗余功能時(shí),根據(jù)IEC EtherCAT標(biāo)準(zhǔn)(IEC/CDV 61158,最新版本)中提到了EtherCAT的冗余選項(xiàng),我們不必更改從站控制器芯片中的任何內(nèi)容。于冗余功能不會(huì)影響規(guī)范中描述的任何服務(wù)和協(xié)議,因此EtherCAT規(guī)范中沒有對(duì)冗余功能相關(guān)的具體規(guī)范。

Acontis憑借大量的EtherCAT客戶現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和客戶實(shí)地測(cè)試,在acontis EtherCAT主站方案EC-Master中集成穩(wěn)定可靠的線纜冗余功能。acontis EtherCAT主站可以通過使用兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)卡支持線纜冗余功能。

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在這個(gè)配置下,總線從兩側(cè)(正向和反向)連接到控制單元上的兩個(gè)不同網(wǎng)接口(主網(wǎng)口和冗余網(wǎng)口),這兩個(gè)網(wǎng)口都由EC-Master EtherCAT主站控制。EtherCAT數(shù)據(jù)幀在兩個(gè)網(wǎng)口上分別發(fā)送和接收。主網(wǎng)口通向從站單元的前部,冗余接口通向從站單元的尾部。

如果從站網(wǎng)絡(luò)中間的某個(gè)位置出現(xiàn)線路斷連,則數(shù)據(jù)循環(huán)在“斷開邊沿”的從節(jié)點(diǎn)中閉合,并且斷開的兩個(gè)總線段落都仍然和主站保持正常通訊。下圖說明了這一點(diǎn):

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從EtherCAT主站應(yīng)用程序的角度來看,只要所有從站設(shè)備仍在供電和運(yùn)行,EtherCAT總線就可以照常運(yùn)行。EtherCAT主站應(yīng)用程序通過API調(diào)用,仍然可以像總線斷開之前一樣操作。因此,應(yīng)用程序開發(fā)者在出現(xiàn)斷連故障時(shí)不需要在runtime中更改任何調(diào)用或數(shù)據(jù)地址。

線纜冗余的進(jìn)階應(yīng)用

我們?cè)诹私饬舜罅靠蛻魬?yīng)用需求后,發(fā)現(xiàn)有些應(yīng)用場(chǎng)景下并不需要完整網(wǎng)絡(luò)的線纜冗余,或者有些主站控制設(shè)備沒有雙網(wǎng)口仍希望對(duì)一部分從站實(shí)現(xiàn)冗余功能。還有一類設(shè)備需求,在設(shè)備中有多個(gè)功能組,功能組會(huì)跟著工藝不同會(huì)通過熱插拔功能實(shí)現(xiàn)靈活組合,但是每個(gè)功能組內(nèi)部需要單獨(dú)實(shí)現(xiàn)冗余機(jī)制以提高穩(wěn)定性。

為了接近上述兩種類似需求,acontis EC-Master EtherCAT主站支持單網(wǎng)口下通過Junction模塊實(shí)現(xiàn)線纜冗余功能,如下圖:

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- 通過Junction模塊連接的一組從站可以實(shí)現(xiàn)局部線纜冗余。

- 在局部網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷線時(shí)仍可以保持網(wǎng)絡(luò)正常工作。

- 在一個(gè)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)中,可以支持多個(gè)局部線纜冗余的連接,也支持線纜冗余和熱插拔同時(shí)工作。

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