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(méi)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(wú)法正常訪問(wèn)的單點(diǎn)故障。

從EtherCAT從站設(shè)備的角度來(lái)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(méi)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(méi)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(guò)使用兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)卡支持線纜冗余功能。

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(kāi)邊沿”的從節(jié)點(diǎn)中閉合，并且斷開(kāi)的兩個(gè)總線段落都仍然和主站保持正常通訊。下圖說(shuō)明了這一點(diǎn)：

從EtherCAT主站應(yīng)用程序的角度來(lái)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(guò)API調(diào)用，仍然可以像總線斷開(kāi)之前一樣操作。因此，應(yīng)用程序開(kāi)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(méi)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(guò)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(guò)Junction模塊實(shí)現(xiàn)線纜冗余功能，如下圖：

- 通過(guò)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。