倍福EtherCAT介绍及应用
摘要：EtherCAT–用于控制和自动化技术的以太网EtherCAT是以太网现场总线●EtherCAT是直达I/O级的实时以太网。●再也无须下挂子系统●没有网关延时●输出输出,传感器，驱动器，显示单元:所有设备位于同一个总线上。EtherCAT：更快传输速率:2x100Mbaud（全双工）刷新时间:●256开关量I/O：11μs●1000开关量I/O分布于100节点：30μs=0.03ms●200模拟量I/O（16位）：
50μs,20kHz采样频率●100伺服轴（每8字节IN+OUT）：100
目录
EtherCAT–用于控制和自动化技术的以太网
EtherCAT是以太网现场总线
●EtherCAT是直达I/O级的实时以太网。
●再也无须下挂子系统
●没有网关延时
●输出输出,传感器，驱动器，显示单元:所有设备位于同一个总线上。EtherCAT：更快
传输速率:2x100Mbaud
（全双工）
刷新时间:
●256开关量I/O：11μs
●1000开关量I/O分布于100节点：30μs=0.03ms
●200模拟量I/O（16位）：50μs,20kHz采样频率
●100伺服轴（每8字节IN+OUT）：100μs=0.1ms
●12000开关量I/O：350μs
I/O和驱动使用的以太网带宽
以太网帧:≥84字节（incl.preamble+IPGInterPacketGap）
带宽使用比较:
●每节点4字节用户数据:
●polling/timeslicing:ca.2.5%
●广播（master→slaves）ca.20…30%
●每节点2数据位的用户数据:
●EtherCAT:80…97%
实用原则:以太网“飞一般”
通过绝对寻址，实现最小的协议头
优势:
●专门针对分布式I/O的优化报文结构
●完全的硬件通讯:最好的性能
●若网络中只有EtherCat设备，则无须交换机
●显著的诊断功能
●以太网兼容的维护性能
●可使用标准交换机
●通过交换机:一个Mac地址可访问多达65535个节点
“飞一般”的运算，节约时间
数据在报文传送期间可以修改或添加，而无需堆栈、缓存或分解/组合。
每个节点最小的报文延时最佳性能
EtherCAT性能：
●40轴（每轴6字节输入/输出数据）
●50I/O站，总共560个EtherCAT总线端子
●2000数字量+200模拟量I/O,总线长度500m
●EtherCAT性能:循环时间230μsat33%总线负载,报文长度77μs
●比较:1个CAN帧（8字节过程数据），在总线速率500kBit/s时:250μs
"慢"的控制系统同样受益
现有现场总线I/O的系统结构
使用EtherCAT的反应时间
●反应时间明显降低–——同样的控制器性能
●再也没有下挂本地I/O循环和总线扩展延时
●得益于极其简单的协议，系统无需专门的主站
现场总线:需要在控制系统中映射
●传统的现场总线系统生成一个物理的过程映像区
●物理的过程映像区必须映射到逻辑过程映像区
直接内存访问节约时间
现场总线卡:多达30%的CPU时间用于数据复制
EtherCAT:NIC是PCI总线主站,数据由DMA提供,
直接放到PC内存:
●CPU减负
●更高的性能
EtherCAT传送延时的测量（I）
测量EtherCAT节点数据帧发出和返回之间的时间差
可计算任意节点间的传送延时
EtherCAT分布时钟
精确同步（<<1μs!），通过分布时钟的精确调整来实现！
使用SCOPEVIEW长期观察两个独立设备——300个节点，节点间电缆长度120米
EtherCAT是工业以太网
●对TCP/IP完全透明
●可使用所以英特网技术:HTTP,FTP,…
●无需严格的实时能力
●任何以太网设备均可连接到交换机的端口
●使用标准浏览器访问WebServer
●虚拟以太网交换机可路由任何以太网帧
●可从以太网段的内部及外部路由
EtherCAT布线更为灵活
电信号:100baseTXandE-bus
E-bus:低压差信号（LVDS）符合ANSI/TIA/EIA-644用IEEE802.3ae标准EtherCAT代替PCI
保护你的投资:
●现有总线系统的无缝集成
●过程映像区的刷新时间，经PCI（500字节输入/输出数据）:400μs
●过程映像区的刷新时间，经EtherCAT（1500字节输入/输出数据）:150μs
●不再在控制系统（IPC或PLC）中要求占一个槽
●然而却具备最大限度的扩展性
EtherCAT配置容易
地址:
●无需要手动设置地址
●地址可以自动分配
●地址可保持–新加入节点后，不会改变原节点的地址
拓普结构:
自动拓普目标/实际对比
诊断:
精确定位诊断
网络规划:
性能独立于:
从站实例
拓普结构（无交换机/集线器）
EtherCAT成本更低
主站:
减少了硬件，带来以下好处:
主板集成的以太网控制器实现实时功能，不需要通讯协处理器没有特殊的插入卡,主板集成的以太网口已足够
所以:在主站端，有明显的成本优势
从站:
价廉物美的EtherCAT从站控制器实现通讯功能
对于简单的设备:不需要μC
实时特征普遍独立于μC性能和堆栈处理时间
所以:在从站端，也有明显的成本优势
底层结构:
标准的以太网电缆和连接器
没有交换机和集线器
所以:在底层结构上，也有明显的成本优势
实现/工具:
标准网络监视工具:MicrosoftorEtherReal
剖析软件:免费
不要求高分辨率的时间分析器
开发工具:430?-含从站样品代码
主站样品代码:1000?
所以:入门成本低，实现成本低
从站:
开发工具，含样品代码（源代码）
所有时间性严格的功能都在ASIC或FPGA上实现
EtherCAT发展良好
QuoteSchuler公司:
该系统使我们，在Schuler集团现在使用的所有应用中，实现了快速驱动和液压控制，
另一个重要的因素是,因为EtherCAT的良好性能，我们还有足够的潜力在将来解决复杂的控制任务，而不会出现速度问题
EtherCAT上的安全技术
EtherCAT安全协议:符合IEC61508
●最初基于K-bus
●后也可直接基于EtherCAT
EtherCAT的高度实用性
在传输途径上:
主站热备冗余
电缆冗余
设备间轻便交换
网段之间的热连接
EtherCAT应用场合
高速应用,e.g.:
包装机
高速印刷机
注塑机
木工机械
机床工具（CNC）
机器人技术
…
分布范围广的应用场合,e.g.:
物料处理,
logistics
数据采集
EtherCAT应用场合
由于主站价格便宜，并且布线简单，可用于
小型嵌入式控制器
小型PLC
任何基于PC控制的应用–无论有或没有实时性要求
现在，EtherCAT使得出于成本考虑，要求直接接线的场合也可以使用现场总线技术。
6、厂家产品介绍 6.1 倍福 6.1.1CX1020介绍及故障处理方法 6.1.1.1CX1020的型号标识 CX1020的配置： 6.1.1.2CX1020 CPU 性能指标 Technical data CX1020-0000 Processor intel@Celeton@M ULV.1Ghz clock frequency Flash memory64MB Compact Flash card Internal main memory256MB DDR-RAM(expandable to 512MByte,1GB) Interfaces2*RJ45(Internal switch) Diagnosion LED1*Power,2*LAN link/activity,1*TC,1*flash access Expansion slot1*Compact Flash typeⅠ+Ⅱinsert with eject mechanism Clock Internal battery-backed clock for time and date Operating system Microsoft Windows https://www.doczj.com/doc/902072965.html, or Microsoft Windows XP Embedded Control software TwinCAT PLC Runtime,TwinCAT NC PTP Runtime oder TwinCAT NCI Runtime System bus16Bit ISA(PC104 standard) Power supply via system bus(through power supply module CX1100-000x) Max.power loss11W(including CX1100-N0xx systeminterfaces) Dimensions(WxHxD)96mm*112mm*99mm
Beckhoff 的自动化技术适用于各种信号和现场总线，可为 所有常用的 I/O 信号、模拟量信号和现场总线系统提供全 系列的现场总线组件。EtherCAT 是用于实现工业自动化的 以太网解决方案，具有性能优异和操作简单的特点。 本书详述了 Beckhoff 现场总线模块中的测量模块、高精度 模块、XFC 模块和宽温模块。目录 现场总线端子模块简介 测量模块的的应用 ? 只有 12mm 宽的测量仪器 ——基于现场总线的测量模块 ? 称重模块介绍 ? 三相电力模块介绍 ? 万用表介绍 ? 振动测量模块介绍? 温度测量模块介绍? 高精度模块? XFC 模块? 宽温模块SCOPE VIEW 2 软件介绍
只有 12 mm 宽的测量仪器 ——基于现场总线的测量模块
称重模块介绍三相电力测量模块介绍 EL3356 和 EL3356-0010 称重测量端子模块可以直接连接一个电阻桥或者 1 个 6 线制的称重传感器，最终的重量值作为一个过程数据在模块内部计算，不需要在 PLC 上面进行额外的计算。 为了满足各种需求，这系列模块有以下特点： ? 测量误差 <0.01% ? 高分辨率：16 位（EL3356）或者 24 位（EL3356-0010） ? 采样时间：10 ms（EL3356）或者 100 μs（EL3356-0010） ? 电路自整定——消除温漂和时漂 ? 分布式时钟模式——可以获取采样数据的具体时间（仅 EL3356-0010） ? 手动输入传感器的铭牌参数（如 KG 和 mV/V）以及通过整定程序来整定传感器的参数（如零平衡点） ? 预制皮重功能，可以在测量值中去掉产品外包装的重量 ? 针对高速动态称重的特殊功能 可以使用 EL3356 来实现高精度慢速称重测量任务，而 EL3356-0010 特别适合用于快速、准确监测扭矩或张力的传感器。 此类传感器的应用范围包括： ? 称重任务：慢速料仓测量或快速装袋 ? 运动部件的张力测量 ? 静载荷下的变形测量和变形报警 ? 通过传感器变形进行压力测量EL3403、EL3413 和 EL3773 EtherCAT 电力测量端子模块可以直接通过现场总线对相连工厂或建筑物电网进行能耗分析，也可以对各个用电设备进行具体的能耗数据分析。 EL3403 测量范围为500V AC 3~，1A，通过测量到电压（U）和电流（I）的有效值，EL3403可以计算出有功功率（P），能源消耗（W）以及功率因数（cos j）等。 EL3413 测量范围为 690 V AC 3~，5A，专为直接监测高性能发电机而设计，例如，可用于风力发电行业。电流输入回路之间互相电气绝缘。 EL3773 测量范围为 500V AC 3~/410V DC,1A AC/1.5A DC。这是一款极端高速的测量设备，能够以最高达每 100 μs 采样一次的速度测量数值，然后将测量数据传输至控制器。控制器拥有足够的运算能力来进行有效值或性能的计算，且用户能执行基于所测电压电流的复杂自定 义算法。
目录 Q：TwinCAT的全称是什么？ (2) Q：TwinCAT图标不同颜色各表示什么意义？ (2) Q：什么是ADS？ (2) Q：什么是source code download？ (2) Q：怎样自启动PLC并运行程序? (3) Q：PLC变量如何与实际IO通道关联起来？ (4) Q：PLC程序中能否执行关机重启等Windows的系统功能命令 (6) Q：System Manager处于何种模式时可以诊断IO模块的输入输出状态？ (7) Q：把IO扫描上来后，怎样强制输出？ (7) Q：TwinCAT Broadcast Search不到控制器的解决办法？ (9) Q：TwinCAT PLC编程界面如图所示部分是用来干什么的？ (9) Q：我在编写梯形图程序时，每当我定义/命名一个触点，软件就会弹出一个对话框，这个对话框是用来干什么的？ (9) Q：TwinCAT延时启动方法? (9) Q：对数字量输出置true后但是输出一直在闪烁是什么问题？ (13) Q：如果beckhoff某个端子模块出现故障并更换（甚至更换错了型号），PLC程序还会运行吗？ (13) Q：强制数字量输出后，重新运行程序（停止后再运行）或者重新上电，会不会恢复原来值？ (14) Q：如果工控机执行个死循环，那我们还可以连接到它吗？ (14) Q：EL3318热电偶模块怎么在SystemManager里面添加进去（如何添加新模块到老TWINCAT版本） (14) Q：如何保证TwinCAT系统在进入操作系统后自动启动 (14) Q：如何在SystemManager中进行IO的组态？ (15) Q：我用TwinCAT经常广播不到CP6701-0001-0020这屏，能ping通，但就是经常Broadcast不到 (18) Q：下载程序后，程序并没有运行，这是为什么？ (18) Q:有什么功能可以诊断实际任务循环时间大于预设时间 (18) Q：在ST语言中和梯形图中分别如何添加功能块？ (19) Q：TwinCAT添加路由需要注意什么？ (19) Q:64位的操作系统安装了Tc211x64Engineering_R3_2.11.2230之后，无法切换LOCAL到运行模式？ (23)
1 、嵌入式PLC CX1020故障诊断： 1.1查看LED灯状态 1.2连接不上CX1020，防火墙关掉，杀毒软件禁用所有监控，甚至自动更新关掉。 如果还连不上，怎么办，拨码，恢复出厂值。 如果还连接不上，那就重新刷CE 的IMAGE文件。 如何刷新CE 的IMAGE文件，直接取出CF卡。U盘直接拷，覆盖掉Hard Disk的IMAGE文件，FTP下载到CF卡，然后更新。
2、E-BUS耦合器EK1100的故障诊断：2.1查看LED灯状态 2.2 在System Manager 里查看。 3、数字输入EL1004 诊断 3.1 查看LED灯状态
3.2在System Manager 里查看EL1004状态。 4、数字输出EL2004 和EL2024的诊断 4.1 查看LED灯状态 4.2在System Manager 里查看EL2004和EL2024状态。 5、模拟量输入模块EL3142的诊断（0-20mA） 5.1查看LED灯状态,查看Information System里对应故障。 5.2在System Manager 里查看EL3142状态。 6、PT100的模拟量输入模块EL3202诊断 6.1查看LED灯状态,查看Information System里对应故障。
6.2在System Manager 里查看EL3202状态。 7、2通道继电器输出端子模块EL2612诊断7.1 查看LED灯状态 7.2在System Manager 里查看EL2612状态。
8、带时间戳的输入端子模块EL1252 诊断 8.1查看LED灯状态 8.2在System Manager 里查看EL1252状态 9、PROFIBUS DP 端子（主站）EL6731和EL731-0010（从站）诊断9.1 查看LED灯状态
倍福PLC编程应用常见问题解答 目录Q：TwinCAT的全称是什么？............................................................. .........................2Q：TwinCAT图标不同颜色各表示什么意义？. (2) Q：什么是ADS？......................................................... ................................................2Q：什么是sourcecodedownload？............................... ............................................2Q：怎样自启动PLC并运行程序?............................................................... ................3Q：PLC变量如何与实际IO 通道关联起来？............................................................. 4Q：PLC程序中能否执行关机重启等Windows的系统功能命令.............................6Q：SystemManager
处于何种模式时可以诊断IO模块的输入输出状态？...........7Q：把IO扫描上来后，怎样强制输出？............................................................. ......7Q：TwinCATBroadcastSearch不到控制器的解决办法？..........................................9Q：TwinCATPLC编程界面如图所示部分是用来干什么的？...................................9Q：我在编写梯形图程序时，每当我定义/命名一个触点，软件就会弹出一个对话框，这个对话框是用来干什么的？............................................................. ...............9Q：TwinCAT延时启动方法?............................................................... .........................9Q：对数字量输出置true 后但是输出一直在闪烁是什么问题？.........................13Q：如果beckhoff 某个端子模块出现故障并更换，PLC程序还会运行吗？.............................................................
倍福模块故障诊断
————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期： ?
1 、嵌入式PLC ＣX1０20故障诊断： 1.1查看ＬED灯状态 ? 1．2连接不上CX102０,防火墙关掉，杀毒软件禁用所有监控，甚至自动更新关掉。 如果还连不上,怎么办,拨码，恢复出厂值。 如果还连接不上,那就重新刷CE 的IMAＧE文件。 如何刷新CE 的IMAGE文件,直接取出CＦ卡。U盘直接拷，覆盖掉HaｒdＤｉｓｋ的IM ＡGE文件，FTP下载到CF卡,然后更新。
2、E－BUS耦合器EK1100的故障诊断: 2.１查看LＥD灯状态 2.２在Sｙstｅm Mａnager 里查看。 3、数字输入EL10０4 诊断 3.1 查看LED灯状态
3．2在SysteｍＭanaｇer 里查看EL1004状态。 4、数字输出EL2004 和EL20２4的诊断 4.1 查看LED灯状态 4.2在System Ｍａｎager 里查看EL2004和ＥL2024状态。 ５、模拟量输入模块ＥＬ3142的诊断(０－20mA) 5.1查看LＥD灯状态,查看IｎformａtioｎＳystem里对应故障。 5.2在System Managｅr 里查看EL3142状态。 6、PT100的模拟量输入模块EL3２02诊断 6．1查看ＬED灯状态,查看ＩnｆｏｒmatioｎSyｓｔem里对应故障。
6.2在Ｓystem Ｍaｎaｇer 里查看EL320２状态。 7、２通道继电器输出端子模块EＬ２612诊断７.1 查看ＬEＤ灯状态 7.2在ＳystemＭａnager 里查看ＥＬ2612状态。
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 6、厂家产品介绍 6.1 倍福 6.1.1CX1020介绍及故障处理方法 6.1.1.1CX1020的型号标识 CX1020的配置： 6.1.1.2CX1020 CPU 性能指标 Technical data CX1020-0000 Processor intel@Celeton@M ULV.1Ghz clock frequency Flash memory 64MB Compact Flash card Internal main memory 256MB DDR-RAM(expandable to 512MByte,1GB) Interfaces 2*RJ45(Internal switch) Diagnosion LED 1*Power,2*LAN link/activity,1*TC,1*flash access Expansion slot 1*Compact Flash typeⅠ+Ⅱinsert with eject mechanism Clock Internal battery-backed clock for time and date Operating system Microsoft Windows https://www.doczj.com/doc/902072965.html, or Microsoft Windows XP Embedded Control software TwinCAT PLC Runtime,TwinCAT NC PTP Runtime oder TwinCAT NCI Runtime System bus 16Bit ISA(PC104 standard)