Ethernet 向下延伸至現場I/O級
一種總線技術滿足所有需求：
●優勢:
●通訊穩定
●安裝簡便
●系統獨立
●可訪問每一個過程數據
●標準的以太網協議
●有競爭力的強大網絡
●帶寬: 100 MBaud 至 1 Gigabit
實時以太網要求:
● 環周期：低于 1 ms
●大的數據流
●確定性和實時能力
●過程數據的循環通訊
● 參數數據的非循環通訊
●（簡單的縱向集成）simple vertical integration
●靈活的拓普結構
●節約成本
第一個 Beckhoff 解決方案: RT-Ethernet
●實時以太網驅動 （„Y-driver“） 支持 Windows 2000/XP
●物理介質為標準以太網
●全雙工通訊: 僅需交換機而無需HUB集線器.
●只需要標準的網絡組件
●可用其它以太網協議的并行傳輸
●高性能 （媲美 Powerlink）
●費用低廉
●2002起供貨

帶實時以太網驅動的TwinCAT I/O
●硬實時通訊
●如經許可, 還能控制操作系統的以太網通信controlling of operating system Ethernet traffic

RT-Ethernet + EtherCAT: 直接內存訪問為主站節約時間
●傳統的PC控制硬件
●現場總線PC卡:
●通過PCI卡和CPU通訊
●占用CPU來傳輸PC內存
●需要20-30%的CPU資源
●以太網卡
●TwinCAT 實時以太網 IO + EtherCAT 使用 DMA 控制器傳輸過程數據

實時以太網配置
●帶標準Intel網絡適配器的工業計算機
●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 100 Mbit/s,使用Cat5e網線 （屏蔽雙絞線）
標準的RJ45接頭

實時以太網配置

用實時以太網實現PC-PC 通訊
網絡變量
發布/接收模式 :
●廣播
●多播
●單點
●PC ↔ PC 間的實時以太網通訊 < 1 ms
●以及網類型: 為EtherCAT
●協議: 實時以太網, 類似 EtherCAT

實時以太網的特征:
●標準的快速以太網:
●節約成本的網絡組件
●電纜
●連接器
●安裝方便
●符合Windows 環境的驅動
●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 間通過以太網實現確定性的通訊
實時以太網: 刷新時間

●經過交換機向設備發送和接收數據幀
●接收和發送數據之間的延時約為10-300µs,這取決于交換機和傳輸數據的多少
實時以太網: 刷新時間

有可能出現這種情況, 所有的幀尚未完全發送完畢,而部分連接設備的幀已經返回到主站, 這是因為:
1. 以太網全雙工通訊, 同時發送和接收 2. 數據存放在緩沖區, 由交換機控制其發送
刷新-, 循環- 和反應時間

實時以太網的響應時間測量

比較響應時間

實時以太網相對于其它總線系統的優勢:
●無需特殊的現場總線卡 （低成本）
●使用標準的以太網組件實現靈活的連接
●局域網
●廣域網
●光纖
● …
●高傳輸率
●整個系統的快速響應時間
●使用DMA 控制器節約 CPU資源供其它應用程序使用
實時以太網: 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的發展歷程