工业以太网时代，该如何选择总线运动控制器？-正运动技术

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工业以太网时代，该如何选择总线运动控制器？

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小伙伴们如果想了解更深入的解释（确保我们没有忽悠你），请继续往下看吧。

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EtherCAT是EtherCAT基金会基于以太网基础开发的一种开放式的、先进的现场总线，它通过一系列独特的机制来保证数据传输的高效与可靠。

EtherCAT只需要使用一根百兆网线就可以实现数据的传输，常见拓扑如下（菊花链），主站（控制器）接第一个从站（电机，IO模块等），第一个从站接第二个从站，一直接到第N个（当然EtherCAT也支持其他拓扑）。

虽然大家只看到一根网线串了下去，但百兆网线里其实包含4根线，其中两根是用来做输出数据（TX），两根是用来返回数据（RX），所以其实内部是组成了一个环网，如下图。

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EtherCAT主站需要使用实时操作系统 + 标准的以太网芯片 + EtherCAT协议栈，从站则需要使用专门的通信芯片（ESC）来保证通信的高速和稳定。

所以，虽说它们对外的接口都是网口（RJ45接口），但EtherCAT和EtherNET在硬件层面是有很大不同的，不仅仅是数据层的不同哦。

EtherCAT正式工作的期间（PDO通信），只有一个数据帧在主站和从站之间高速传输，经过每个从站时，每个从站取下自己需要的数据（命令位置，控制字等），塞入自己需要上报的数据（反馈位置，电机状态等），就像一列高速的列车经过每个车站都要上客下客一样。

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但比高铁更快的是，EtherCAT通过专用芯片（ESC）实现在飞行中处理数据（process on the fly），而不用等到完全收到数据后再处理，再发送。所以可以实现高速的数据交换，让我们看看官方给的这组让人震惊的数据吧。

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前面提到了，EtherCAT从站芯片（ESC）有分布式时钟，这个到底是什么东西呢？我们接着往下看。

现场总线一般都是串行通信，到达各个从站肯定是有时差的，高铁再快，也不能同时到达上海和昆山。

那么EtherCAT怎么保证从站统一行动，而没有掉队呢？答案就是分布式时钟。

EtherCAT主站会挑选第一个带时钟（DC）功能的从站作为时钟主站（DC Master），各从站按照时钟主站的时间统一步调。这样，如果多个电机做多轴插补的时候，就可以参考精准的时钟信号统一时间采样（采集命令数据），统一时间动作，就像这样：

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每个从站都有一个自己的手表，像不像香港警匪片，长官说：现在对表，晚上8:50一起行动（说的时候表情一定要严肃）。

当然，EtherCAT的时钟（DC）对表可不是靠手拨的（是因为忘了设计拨钮了？）， EtherCAT是通过复杂的机制计算各个从站之间的时钟误差，实时修正，保证各从站时间保持非常小的误差（远小于1us，官方测试数据约20ns）。

（有图有真相了吧，这次相信了吧）

再回到最初的问题，和脉冲电机对比的问题，脉冲驱动虽然在同一时间收到了数据，但因为驱动之间没有办法统一协调时钟信号，所以从理论上肯定是不如EtherCAT的。

当然，实际上大部分应用都制约在电机调试性能上，所以小伙伴们的感受并不明显，和脉冲对比也是，和某千兆总线对比也是。但EtherCAT在底层已经为精准同步打好了基础。

（有的小伙伴可能说，别吹牛了，我都知道EtherCAT的下一代标准就是EtherCAT G，也是千兆总线，说明还是千兆更好。事实是EtherCAT G的设计并不是为了提高同步性的（目前已经很好了），那它的意义是什么，将会在下一期中详细介绍）。

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除了以上的优势，EtherCAT还有很多其他优势，包括接线简单，排查干扰方便，没有丢脉冲的烦恼，传输数据丰富（例如绝对值数据，力矩状态）等。

最后，当然还是要为我们的正运动控制器做下广告，正运动在国产控制器中最早支持EtherCAT，目前支持的从站最多，兼容性最好。

ZMC408CE产品亮点

1.高性能处理器，提升运算速度、响应时间和扫描周期等；

2.一维/二维/三维、多通道视觉飞拍，高速高精；

3.位置同步输出PSO，连续轨迹加工中对精密点胶胶量控制和激光能量控制等；

4.多轴同步控制，多坐标系独立控制等；

5.EtherCAT同步周期可快至125us；

6.EtherCAT总线和脉冲轴混合插补；

7.直线插补、任意空间圆弧插补、螺旋插补、样条插补等；

8.应用灵活，可PC上位机开发，也可脱机独立运行

ZMC408CE视频介绍

ZMC408CE产品简介

ZMC408CE是正运动技术推出的一款高性能EtherCAT总线运动控制器，核心技术采用了先进的FPGA技术，实现硬件位置比较输出、精准输出功能，保证连续轨迹加工的出色性能和稳定性，以及动态数据捕获的实时性，从而实现更加精准控制和提高生产效率和品质。

ZMC408CE支持EtherCAT + 脉冲轴混合插补，可脱机或联机运行，轴数8-32轴可选，支持ZDevelop + 多种高级上位机混合编程，可以实现点位运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工和30+种机器人模型的控制。

▶ 轴数8-32轴可选；

▶ 板载EtherCAT，CAN，RS232，RS485，EtherNet，U盘接口；

▶ 板载24DI，其中4路高速色标锁存；

▶ 板载16DO，其中8路硬件比较输出PSO，8路高速PWM；

▶ 专用的手轮输入接口。

控制器多维多通道PSO应用

1.二维PSO输出示意图

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2.三维PSO输出示意图

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控制器支持多种开发方式

支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。

PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE应用场景

适用于3C电子、半导体、新能源、光伏、汽车、医疗、点胶设备、流水线等领域的大型加工、装配生产线上。

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本次，正运动技术工业以太网时代，该如何选择总线运动控制器？就分享到这里。

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正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。

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