Ethernet 向下延伸至現(xiàn)場I/O級
一種總線技術(shù)滿足所有需求：
●優(yōu)勢:
●通訊穩(wěn)定
●安裝簡便
●系統(tǒng)獨立
●可訪問每一個過程數(shù)據(jù)
●標準的以太網(wǎng)協(xié)議
●有競爭力的強大網(wǎng)絡
●帶寬: 100 MBaud 至 1 Gigabit
實時以太網(wǎng)要求:
● 環(huán)周期：低于 1 ms
●大的數(shù)據(jù)流
●確定性和實時能力
●過程數(shù)據(jù)的循環(huán)通訊
● 參數(shù)數(shù)據(jù)的非循環(huán)通訊
●（簡單的縱向集成）simple vertical integration
●靈活的拓普結(jié)構(gòu)
●節(jié)約成本
第一個 Beckhoff 解決方案: RT-Ethernet
●實時以太網(wǎng)驅(qū)動 （„Y-driver“） 支持 Windows 2000/XP
●物理介質(zhì)為標準以太網(wǎng)
●全雙工通訊: 僅需交換機而無需HUB集線器.
●只需要標準的網(wǎng)絡組件
●可用其它以太網(wǎng)協(xié)議的并行傳輸
●高性能 （媲美 Powerlink）
●費用低廉
●2002起供貨

帶實時以太網(wǎng)驅(qū)動的TwinCAT I/O
●硬實時通訊
●如經(jīng)許可, 還能控制操作系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信controlling of operating system Ethernet traffic

RT-Ethernet + EtherCAT: 直接內(nèi)存訪問為主站節(jié)約時間
●傳統(tǒng)的PC控制硬件
●現(xiàn)場總線PC卡:
●通過PCI卡和CPU通訊
●占用CPU來傳輸PC內(nèi)存
●需要20-30%的CPU資源
●以太網(wǎng)卡
●TwinCAT 實時以太網(wǎng) IO + EtherCAT 使用 DMA 控制器傳輸過程數(shù)據(jù)

實時以太網(wǎng)配置
●帶標準Intel網(wǎng)絡適配器的工業(yè)計算機
●交換機可堆迭
●100 Base-Tx時,傳輸距離可達100米
●標準的快速以太網(wǎng) 100 Mbit/s,使用Cat5e網(wǎng)線 （屏蔽雙絞線）
標準的RJ45接頭

實時以太網(wǎng)配置

用實時以太網(wǎng)實現(xiàn)PC-PC 通訊
網(wǎng)絡變量
發(fā)布/接收模式 :
●廣播
●多播
●單點
●PC ↔ PC 間的實時以太網(wǎng)通訊 < 1 ms
●以及網(wǎng)類型: 為EtherCAT
●協(xié)議: 實時以太網(wǎng), 類似 EtherCAT

實時以太網(wǎng)的特征:
●標準的快速以太網(wǎng):
●節(jié)約成本的網(wǎng)絡組件
●電纜
●連接器
●安裝方便
●符合Windows 環(huán)境的驅(qū)動
●基于軟件的解決方案, 無需特殊硬件
●I/O傳送時間 < 60 µs
●周期性的 I/O 和標準 TCP/IP在同樣的硬件上并行 （Y-driver）
●PC-PC 間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)確定性的通訊
實時以太網(wǎng): 刷新時間

●經(jīng)過交換機向設備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀
●接收和發(fā)送數(shù)據(jù)之間的延時約為10-300µs,這取決于交換機和傳輸數(shù)據(jù)的多少
實時以太網(wǎng): 刷新時間

有可能出現(xiàn)這種情況, 所有的幀尚未完全發(fā)送完畢,而部分連接設備的幀已經(jīng)返回到主站, 這是因為:
1. 以太網(wǎng)全雙工通訊, 同時發(fā)送和接收 2. 數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū), 由交換機控制其發(fā)送
刷新-, 循環(huán)- 和反應時間

實時以太網(wǎng)的響應時間測量

比較響應時間

實時以太網(wǎng)相對于其它總線系統(tǒng)的優(yōu)勢:
●無需特殊的現(xiàn)場總線卡 （低成本）
●使用標準的以太網(wǎng)組件實現(xiàn)靈活的連接
●局域網(wǎng)
●廣域網(wǎng)
●光纖
● …
●高傳輸率
●整個系統(tǒng)的快速響應時間
●使用DMA 控制器節(jié)約 CPU資源供其它應用程序使用
實時以太網(wǎng): 組件
●AX2000-B900
● 典型響應時間 250 µs
● BK9000
●典型響應時間 1 - 3 ms
●BK9100
●典型響應時間 1 - 3 ms
●IL230x-B900
●典型響應時間 1 - 5 ms （因為可以連接多達 120個 IE – 模塊）
CX1000
●典型響應時間 1 ms
EtherCAT的發(fā)展歷程