EtherCAT là gì?

EtherCAT là viết tắt của cụm từ Control Automation Technology, công nghệ này ban đầu được phát triển bởi Beckoff Automation, một nhà sản xuất PLC được sử dụng trong các hệ thống điều khiển thời gian thực và tự động hóa công nghiệp.

Giờ đây, các thành phần chính của hệ sinh thái Ethernet đang được sử dụng để đổi mới mạng Fieldbus công nghiệp. Thông thường, tự động hóa công nghiệp và điều khiển máy dựa trên các mạng độc quyền để kết nối bộ điều khiển máy với các thành phần từ xa. Giờ đây, các giao thức mới đã xuất hiện tận dụng tiêu chuẩn Ethernet để mang lại chi phí và hiệu suất đột phá. Thách thức đối với các nhà sản xuất thiết bị này là có rất nhiều tiêu chuẩn Ethernet Fieldbus khác nhau đang cạnh tranh để trở thành tiêu chuẩn có giá trị và khả thi nhất. Trong một thị trường có nhiều tiêu chuẩn, thật khó để biết nên chọn tiêu chuẩn nào. Áp dụng tiêu chuẩn sai có nghĩa là chi phí không cần thiết và hy sinh lợi thế cạnh tranh do hiệu suất chậm hơn.

Bài viết này xem xét 5 giao thức quan trọng khác nhau để đưa ra tiêu chuẩn mở về giá / hiệu suất tốt nhất cho Ethernet Fieldbuses thời gian thực, bao gồm:  EtherCAT, EtherNet / IP, Ethernet Powerlink, PROFINET IRT và SERCOS III.

EtherCAT cung cấp cả hiệu suất vượt trội và sự chấp nhận của thị trường. Hiệu suất của nó tốt hơn một bậc so với Ethernet IP và Powerlink. Và trong khi PROFINET IRT và SERCOS III cung cấp các đặc tính hiệu suất gần như tương đương, EtherCAT cung cấp một giải pháp “mở” hơn với chi phí thấp hơn nhiều so với cả PROFINET IRT và SERCOS III. Từ quan điểm công nghệ và giá cả / hiệu suất, EtherCAT vượt trội hơn nhiều. Và thị trường đồng ý. EtherCAT đã được các nhà cung cấp ổ đĩa servo và IO chấp nhận gấp 10 lần so với bất kỳ tiêu chuẩn nào khác. Bất kỳ nhà chế tạo máy nào đang xem xét việc áp dụng công nghệ Fieldbus real-time nên chọn EtherCAT để mang lại giá / hiệu suất tốt nhất và giá trị lâu dài. Nội dung chia sẻ dưới đây giới thiệu các tính năng phân biệt của từng tiêu chuẩn, so sánh hiệu suất và giá cả / hiệu suất và bằng cách lập bảng tỷ lệ chấp nhận của thị trường.

Hướng dẫn chọn tiêu chuẩn Fieldbus Ethernet real-time khả thi nhất

Sự phát triển của các Fieldbus Ethernet thời gian thực

Trong nhiều năm, Ethernet và giao thức TCP / IP đã được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất cho các hệ thống điều khiển mạng, hệ thống quản lý trên các sàn sản xuất, nhưng không phải cho các giao tiếp điều khiển bên trong các máy móc và thiết bị thực tế. Bản thân bộ điều khiển máy và các thông tin liên lạc tới bộ truyền động luôn yêu cầu sử dụng Fieldbus xác định, do đó TCP / IP không phù hợp. Việc cố gắng sử dụng giao thức TCP / IP truyền thống từ machine controller đến cảm biến và thiết bị truyền động đã không thành công do không thể đáp ứng nhu cầu xác định, theo thời gian thực. Nó là đơn giản như vậy. Tuy nhiên, ngành chế tạo máy (các công ty chế tạo thiết bị như CNC, chất bán dẫn, y tế, băng kiểm tra...) có thể thấy giá trị của việc tái sử dụng các thành phần phần cứng thường được sử dụng trong cài đặt mạng TCP / IP. Sự phát triển bùng nổ của Internet đã tạo ra một tiêu chuẩn chung cho thẻ card truyền thông và hệ thống cáp. Card NIC và cáp TCP có giá chỉ bằng một phần chi phí của cáp Fieldbus công nghiệp và card DAQ. Việc sử dụng lại phần cứng này có thể giúp các công ty tiết kiệm 50% chi phí hoặc hơn so với cấu hình Fieldbus độc quyền truyền thống.

Tính kinh tế của việc áp dụng Ethernet làm Fieldbus thật sự lý tưởng vì các thành phần Ethernet cung cấp chi phí thấp hơn đáng kể và có sẵn trên toàn cầu. Dựa vào Fieldbus độc quyền, ví dụ: một nhà sản xuất rô bốt phải mua toàn bộ cụm chuyển động độc quyền từ một nhà cung cấp duy nhất: card IO với giá lên đến 400 đô la, cáp độc quyền lên đến 30 đô la / linear foot và bộ truyền động và động cơ servo với mức phí cao hơn . Bằng cách sử dụng giao thức tiêu chuẩn dựa trên Ethernet, card IO có thể được thay thế bằng card NIC tích hợp (chi phí bổ sung $ 0) được cài đặt trên PC, cáp độc quyền có thể được thay thế bằng cáp CAT5 rẻ tiền và ổ đĩa servo sẽ thấp hơn đáng kể nếu tiêu chuẩn đủ mạnh để hỗ trợ nhiều nhà cung cấp. Việc lắp ráp thiết bị cho các thành phần Ethernet cũng đơn giản hơn nhiều. Thay vì có dây nịt cáp có đường kính 4 inch ở giao diện PC, cáp CAT5 đơn giản tương tự như cáp kết nối với PC tại nhà của bạn dễ quản lý hơn nhiều. Đây chỉ là một vài lợi ích kinh tế của Ethernet. Ngành công nghiệp sớm nhận ra rằng trong khi giao thức TCP / UDP / IP không thể cung cấp phản hồi xác định, thời gian thực theo yêu cầu của bộ điều khiển máy công nghiệp, thì phần cứng phổ biến và rẻ tiền – card giao diện mạng (NIC) và cáp ethernet CAT5 –có thể được sử dụng để cung cấp phản hồi thời gian thực theo yêu cầu của các ứng dụng điều khiển máy. Tất cả những gì cần thiết là một giao thức thời gian thực mới được thiết kế từ đầu để sử dụng các lớp vật lý của phần cứng nhưng có thể kết nối và giao tiếp một cách rõ ràng bộ điều khiển máy với tất cả các cảm biến và bộ truyền động trong máy.

Kể từ năm 2001, các tập đoàn công nghiệp danh tiếng đã giới thiệu nhiều giao thức thời gian thực Ethernet công nghiệp khác nhau. Chúng đã được quảng bá là tiêu chuẩn tiềm năng cho phép tái sử dụng giao thức Ethernet hoặc phần cứng Ethernet và hứa hẹn giảm chi phí để xây dựng bộ điều khiển thời gian thực cho thiết bị. Sự gia tăng của rất nhiều tiêu chuẩn tiềm năng này chủ yếu xuất phát từ thực tế là có các cách tiếp cận kỹ thuật rõ ràng khác nhau để có thể tái sử dụng các thành phần phần cứng Ethernet như NIC và cáp CAT5 để giảm chi phí và cải thiện hiệu suất của máy, đồng thời làm cho nó có thể để tin nhắn có khả năng hỗ trợ các ứng dụng xác định, thời gian thực. Có một lý do khác mà rất nhiều tiêu chuẩn tiềm năng đã được ban hành. Các nhà sản xuất điều khiển công nghiệp hàng đầu đã cố gắng tận dụng sự tiết kiệm chi phí từ Ethernet bằng cách mở rộng tiêu chuẩn của riêng họ để bao gồm Ethernet. Khi làm như vậy, khách hàng của họ nhận được một số lợi ích từ Ethernet nhưng vẫn bị khóa trong các mạng độc quyền trong thời gian dài. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các tính năng chính của năm giao thức Ethernet công nghiệp thời gian thực sau đây, đo lường hiệu quả của chúng như một Fieldbus Ethernet-based thời gian thực tiêu chuẩn và dự đoán khả năng tồn tại tương đối lâu dài:

• EtherCat

• EtherNet / IP

• Powerlink

• PROFINET IRT

• SERCOS

Tầm quan trọng chiến lược dài hạn của việc lựa chọn tiêu chuẩn Ethernet Fieldbus khả thi nhất

IEEE tuyên bố, “Trong phát triển công nghệ, các tiêu chuẩn mở là trụ cột cơ bản cho sự phát triển và tiến bộ kinh tế trên toàn thế giới trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế.” Vậy thực sự, tiêu chuẩn là gì, và tại sao điều quan trọng là phải chọn tiêu chuẩn “tốt nhất” khả thi nhất?

Tiêu chuẩn là các tài liệu được xuất bản thiết lập các thông số kỹ thuật và quy trình được thiết kế để đảm bảo độ tin cậy của các vật liệu, sản phẩm, phương pháp và / hoặc dịch vụ mà mọi người sử dụng hàng ngày. Các tiêu chuẩn giải quyết một loạt các vấn đề, bao gồm nhưng không giới hạn ở các giao thức khác nhau giúp đảm bảo chức năng và tính tương thích của sản phẩm, tạo điều kiện cho khả năng tương tác và năng suất, đồng thời hỗ trợ sự an toàn của người tiêu dùng và sức khỏe cộng đồng. Các sản phẩm độc quyền mang lại sự khác biệt trong cạnh tranh trong giai đoạn đầu của sự phát triển công nghệ. Nhưng có một điểm khi các giải pháp mở, dựa trên tiêu chuẩn là cần thiết để thiết lập nền tảng công nghệ mà trên đó nhiều nhà đổi mới có thể tham gia với chi phí thấp hơn.

Truyền thông, máy tính, năng lượng và chăm sóc sức khỏe nằm trong số rất nhiều lĩnh vực công nghệ đã thể hiện mô hình này. Các tiêu chuẩn hình thành nền tảng cơ bản để phát triển sản phẩm bằng cách thiết lập các giao thức nhất quán có thể được hiểu và áp dụng rộng rãi. Điều này giúp tương thích nhiên liệu và khả năng tương tác, đồng thời đơn giản hóa việc phát triển sản phẩm và đẩy nhanh thời gian đưa ra thị trường.

Các tiêu chuẩn cũng giúp bạn dễ dàng hiểu và so sánh các sản phẩm cạnh tranh. Vì các tiêu chuẩn được thông qua trên toàn cầu và áp dụng ở nhiều thị trường, chúng cũng thúc đẩy thương mại quốc tế.

Chỉ thông qua việc sử dụng các tiêu chuẩn, các yêu cầu về tính liên kết và khả năng tương tác mới có thể được đảm bảo.

Chỉ thông qua việc áp dụng các tiêu chuẩn, độ tin cậy của sản phẩm mới và thị trường mới có thể được xác minh.

Các tiêu chuẩn thúc đẩy sự phát triển và triển khai các công nghệ ảnh hưởng và biến đổi cách chúng ta sống, làm việc và giao tiếp.

Quan trọng nhất, các tiêu chuẩn đã được áp dụng thành công giúp loại bỏ chi phí sản phẩm và thúc đẩy hiệu quả đột phá, năng suất và giá cả / hiệu suất. Nếu tiêu chuẩn không được điều chỉnh tốt, sẽ không bao giờ đạt được hiệu quả và tiết kiệm tối ưu. Nói cách khác, có rủi ro cho bất kỳ công ty nào áp dụng tiêu chuẩn không được nhà cung cấp và hệ sinh thái người dùng áp dụng rộng rãi vì công ty đó sẽ luôn gặp bất lợi về chi phí cạnh tranh và hiệu quả; nó sẽ không bao giờ được tiết kiệm chi phí tối đa, tăng hiệu suất, năng suất và hiệu quả so với tiêu chuẩn tốt nhất hoặc được áp dụng rộng rãi nhất. Hơn nữa, để duy trì tính cạnh tranh, một nhà chế tạo máy thường sẽ buộc phải áp dụng tiêu chuẩn chiến lược nhất và điều này có tất cả các loại tác động chi phí có thể tránh được.

Giới thiệu các tiêu chuẩn Ethernet-based thời gian thực

EtherCAT

Giao thức EtherCAT ban đầu được phát triển bởi Beckhoff và tiêu chuẩn hiện đã được chuyển giao cho Nhóm Công nghệ EtherCAT (ETG). Kết quả thời gian thực đã chỉ ra rằng EtherCAT mang lại phản ứng xác định nhất so với bất kỳ hệ thống Ethernet thời gian thực công nghiệp nào hiện có.

Giao thức EtherCAT mang lại phản ứng xác định nhất so với bất kỳ hệ thống Ethernet thời gian thực công nghiệp nào hiện có. Khả năng xử lý 1.000 I/O trong 32,5 µs hoặc 100 trục trong 125 µs mang lại cho các nhà chế tạo máy cơ hội mang lại bước đột phá về hiệu suất máy với mức giá thấp hơn. Với EtherCAT, tất cả các thiết bị được nối mạng với bus master theo hình vòng. Trong mỗi chu kỳ, dữ liệu đầu ra có liên quan được thiết bị trích xuất từ ​​các gói dữ liệu Ethernet được gửi bởi bus master. Dữ liệu đầu vào cũng được nhồi vào các gói “on the fly”; các gói tin này lại đến bus master khi đến cuối vòng. Hệ thống này được thiết kế cho các kiến ​​trúc bộ điều khiển tập trung với các thiết bị trường đơn giản trong cấu hình Master/ Slave.

EtherCAT sử dụng cấu trúc điện tín của Ethernet, nhưng với một phương thức hoạt động cơ bản hoàn toàn khác. Trong một chu kỳ truyền thông, một bức điện không được gửi đến từng trạm riêng biệt như trong các cách tiếp cận Ethernet khác, mà là một bức điện tín hiệu chạy qua tất cả các trạm / slave. Vùng dữ liệu trong điện tín Ethernet chia thành các phần cho dữ liệu thời gian thực và dữ liệu chung. Trong vùng dữ liệu thời gian thực, tiêu đề và dữ liệu quá trình của tất cả các trạm được xác định trong các bức điện phụ liên tiếp, do đó làm tăng tốc độ dữ liệu của người dùng trong giao thức (trong các ứng dụng điều khiển chuyển động, tốc độ dữ liệu của người dùng trong khung Ethernet ngắn nhất là 64 byte thường dưới 15%). Các nô lệ có tính năng ASICS hoặc FPGA đặc biệt, chuyển đổi dữ liệu có khung Ethernet đến thành một cái gọi là E-bus nội bộ. Vì các Slave EtherCAT chỉ có thể giải thích các khung EtherCAT, nên dữ liệu chung được đào trong các khung EtherCAT để hướng dẫn nó thông qua các nô lệ. Nếu một gói dữ liệu chung quá lớn để được truyền trong một chu kỳ, thì gói dữ liệu đó sẽ được phân phối trên nhiều khung EtherCAT. Quá trình đào và khử đường hầm diễn ra trong tổng thể (Virtual Ethernet Switch) hoặc trong các nô lệ có chức năng cổng vào. Toàn bộ quá trình xử lý giao thức dựa trên phần cứng. Các nô lệ không xử lý các bức điện Ethernet đến theo cách thông thường, diễn giải nội dung và sau đó sao chép dữ liệu quy trình để truyền chuyển tiếp. Thay vào đó, các nô lệ EtherCAT đọc và ghi dữ liệu quy trình của chúng từ và đến vị trí được xác định trước trong bức điện trong khi bức điện truyền qua nô lệ. Các cơ chế EtherCAT cho phép thực hiện thời gian chu kỳ cực kỳ ngắn.

EtherNet/IP

Được phát hành lần đầu vào năm 2000, EtherNet / IP là một tiêu chuẩn công nghiệp mở, được phát triển bởi Allen-Bradley (Rockwell Automation) và ODVA (Open DeviceNet Vendors Association). “Giao thức công nghiệp Ethernet” về cơ bản là một cổng của giao thức ứng dụng CIP (Giao thức công nghiệp chung), đã được ControlNet và DeviceNet sử dụng, sang giao thức truyền dữ liệu Ethernet. EtherNet / IP đặc biệt được thiết lập tốt trên thị trường Mỹ và thường được sử dụng với các hệ thống điều khiển Rockwell.

EtherNet / IP là một giao thức tầng ứng dụng trên TCP / IP. EtherNet / IP sử dụng các lớp vật lý, liên kết dữ liệu, mạng và truyền tải Ethernet tiêu chuẩn trong khi sử dụng Giao thức công nghiệp chung (CIP) qua TCP / IP. CIP cung cấp thông điệp và dịch vụ chung cho các hệ thống điều khiển tự động hóa công nghiệp và nó có thể được sử dụng trong nhiều phương tiện vật lý. Ví dụ, CIP qua bus CAN được gọi là DeviceNet, CIP qua mạng chuyên dụng được gọi là ControlNet và CIP qua Ethernet được gọi là EtherNet / IP. EtherNet / IP thiết lập giao tiếp từ nút ứng dụng này sang nút ứng dụng khác thông qua các kết nối CIP qua kết nối TCP và nhiều kết nối CIP có thể được thiết lập trên một kết nối TCP.

EtherNet / IP sử dụng Ethernet tiêu chuẩn và các thiết bị chuyển mạch, do đó nó có thể có số lượng không giới hạn các nút trong một hệ thống. Điều này cho phép một mạng qua nhiều điểm cuối khác nhau trên một tầng nhà máy. EtherNet / IP cung cấp dịch vụ nhà sản xuất-người tiêu dùng hoàn chỉnh và cho phép giao tiếp ngang hàng Slave rất hiệu quả. EtherNet / IP tương thích với nhiều giao thức Internet và Ethernet tiêu chuẩn nhưng có giới hạn về thời gian thực và khả năng xác định.

Ethernet / IP là một trong những phương pháp thời gian thực được mô tả là hoàn toàn dựa trên các tiêu chuẩn Ethernet. Trái ngược với các giao thức khác, Ethernet / IP không dựa trên chu kỳ mà dựa trên thời gian, có nghĩa là nó chỉ yêu cầu các lệnh điều khiển phải được nhận bởi các trạm trường kịp thời. Điều này có nghĩa là hiệu suất của hệ thống tổng thể có thể được thực hiện độc lập với hiệu suất mạng. Phân phối theo thời gian thực được bảo vệ bởi ba cơ chế tiêu chuẩn: UDP, Chất lượng dịch vụ (ưu tiên) và IEEE1588. Để đạt được khả năng thời gian thực, băng thông có thể truy cập được giới hạn để tránh tranh chấp và độ trễ. Nói cách khác, bởi vì EtherNet / IP là một giao thức lớp ứng dụng, nó có một phạm vi hiệu suất hạn chế có thể phân phối trong thời gian thực.

ETHERNET Powerlink

ETHERNET Powerlink đã được B&R giới thiệu vào năm 2001. Mục tiêu của nó là cung cấp Ethernet tiêu chuẩn với các đặc tính thời gian thực và cho phép các giải pháp phổ quát cho các ứng dụng chuyển động.

ETHERNET Powerlink là một giao thức theo chu kỳ nghiêm ngặt để truy cập vào mạng cũng như đồng bộ hóa các thiết bị. Chu kỳ truyền thông được chia thành giai đoạn đẳng thời cho dữ liệu quan trọng về thời gian cũng như giai đoạn không đồng bộ để truyền dữ liệu đặc biệt. Tất cả các thiết bị trên mạng luôn có thể đọc trực tiếp tất cả dữ liệu từ các thiết bị khác; không cần thiết phải đi vòng qua một bus master. Giao thức này phù hợp cho các thiết kế cục bộ cũng như điều khiển từ xa.

ETHERNET Powerlink là một hệ thống thời gian thực dựa trên chu kỳ, nó áp dụng cơ chế time slot lên cơ chế CSMA / CD. Bộ điều khiển (bộ điều khiển) liên tục thăm dò các Slave (ổ đĩa) trong một khoảng thời gian chu kỳ truyền thông được phân bổ. Thời gian chu kỳ còn lại được dành cho lưu lượng dữ liệu không đồng bộ, chẳng hạn như cấu hình của thiết bị. Truyền dữ liệu thông qua một Ethernet Telegram tiêu chuẩn, với Ethertype được đặt thành ‘Powerlink’ cho dữ liệu thời gian thực và thành ‘IP’ cho dữ liệu chung. Tất cả các trạm (master và slave) trong một phân đoạn thời gian thực kết nối với nhau thông qua một trung tâm Ethernet tiêu chuẩn. Một cổng đặc biệt liên kết phân đoạn thời gian thực với môi trường Ethernet tiêu chuẩn. Phương pháp đồng bộ hóa thời gian IEEE1588 cho phép các phân đoạn thời gian thực khác nhau được đồng bộ hóa theo cách chính xác cao, chẳng hạn như có thể được yêu cầu để điều khiển nhiều rô bốt.

Ý tưởng đằng sau ETHERNET Powerlink là tìm ra sự cân bằng phù hợp giữa nhu cầu tự động hóa thông thường và những nhu cầu cụ thể cho từng lĩnh vực ứng dụng. Tuy nhiên, chỉ một số ít nhà cung cấp ổ đĩa servo sử dụng Powerlink. Các lợi ích kinh tế mang lại không hấp dẫn vì giá của các dịch vụ servo vẫn còn cao.

PROFINET IRT

PROFINET (Process Field Network) được phân biệt thành các lớp hiệu suất khác nhau để đáp ứng các yêu cầu thời gian khác nhau: PROFINET RT cho thời gian thực mềm hoặc không có yêu cầu thời gian thực nào và PROFINET IRT cho hiệu suất thời gian thực cứng. Công nghệ này được phát triển bởi Siemens và các công ty thành viên của tổ chức người dùng PROFIBUS, PNO. Người kế nhiệm dựa trên Ethernet cho PROFIBUS DP, PROFINET I/O chỉ định tất cả truyền dữ liệu giữa các bộ điều khiển I / O cũng như tham số hóa, chẩn đoán và bố trí mạng.

Để có các lớp hiệu suất khác nhau, PROFINET sử dụng tùy chọn nguyên tắc của nhà sản xuất/người tiêu dùng và sử dụng các giao thức và dịch vụ khác nhau. Dữ liệu payload data có mức độ ưu tiên cao được gửi trực tiếp qua giao thức Ethernet di chuyển trong các frame Ethernet với ưu tiên VLAN, trong khi dữ liệu chẩn đoán và cấu hình, ví dụ, được gửi bằng UDP/IP. Điều đó cho phép hệ thống đạt được thời gian chu kỳ khoảng 10ms cho các ứng dụng I/O.

Thời gian chu kỳ được đồng bộ hóa theo đồng hồ dưới một phần nghìn giây, theo yêu cầu đối với các ứng dụng điều khiển chuyển động, được cung cấp bởi PROFINET IRT, chế độ này thực hiện chế độ ghép kênh thời gian dựa trên các switch được đồng bộ hóa phần cứng, được quản lý đặc biệt. Cái gọi là đóng gói khung động (DFP) trong tương lai sẽ cung cấp cho người dùng một biến thể PROFINET mới được thiết kế để tối ưu hóa thời gian chu kỳ, sử dụng nguyên tắc khung tổng kết cho một số thiết bị nhất định trong mạng.

PROFINET IRT cho thời gian thực cứng cũng sử dụng cơ chế khe thời gian. Theo đó, một băng thông nhất định được dành riêng cho lưu lượng dữ liệu thời gian thực (IRT = isochronous real time), và băng thông còn lại dành cho giao tiếp không đồng bộ. Các trạm được giao tiếp thông qua các bộ chuyển mạch đặc biệt được tích hợp vào các thiết bị hiện trường chứ không phải bằng bộ chuyển mạch Ethernet tiêu chuẩn. Các thiết bị chuyển mạch tích hợp đặc biệt này bao gồm một ASIC đặc biệt điều khiển hai hoặc bốn cổng với tốc độ dữ liệu 100Mbps.

PROFINET được Siemens và GE sử dụng rộng rãi Ethernet công nghiệp, và vì nó được nhúng trong bộ điều khiển và thiết bị của họ, nên thị phần hơi tăng cao. Không có nhiều nhà cung cấp ổ đĩa hỗ trợ PROFINET IRT vì vậy nó không được các nhà chế tạo máy bên ngoài Siemens và GE áp dụng rộng rãi.

SERCOS III

Là một tiêu chuẩn giao tiếp thời gian thực cho các giao diện ổ đĩa kỹ thuật số, SERCOS III không chỉ xác định kiến trúc phần cứng của các kết nối vật lý mà còn là cấu trúc giao thức và một loạt các tập hợp sơ lược. Đối với SERCOS III, thực sự là thế hệ thứ ba của Giao diện SERCOS (SERCOS, Thời gian thực nối tiếp.

Hệ thống truyền thông ban đầu được giới thiệu ra thị trường vào năm 1985, Ethernet tiêu chuẩn theo IEEE 802.3 đóng vai trò là giao thức truyền dữ liệu. Hệ thống liên lạc này thường được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa dựa trên điều khiển chuyển động. Một hiệp hội đã đăng ký, SERCOS International, hỗ trợ sự phát triển liên tục của công nghệ và đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn.

SERCOS-III sử dụng Ethernet vật lý (100Mbps) và điện tín Ethernet nhưng vẫn giữ nguyên các cơ chế SERCOS hiện có. Tương tự như vậy, SERCOS-III dựa trên cơ chế time-slot trong đó băng thông được dành riêng cho lưu lượng dữ liệu đẳng thời (kênh thời gian thực) và không đồng bộ (kênh IP). SERCOSIII hoạt động mà không cần trung tâm hoặc công tắc. Mỗi trạm có một ASIC hoặc FPGA tích hợp đặc biệt với hai cổng giao tiếp, cho phép kết nối nó qua cấu trúc liên kết đường dây hoặc vòng. Loại bỏ các thiết bị chuyển mạch có nghĩa là thời gian chu kỳ ngắn hơn có thể được thực hiện, mặc dù với cái giá phải trả là tính linh hoạt trong cấu trúc liên kết mạng. Mặc dù phần cứng cụ thể là cần thiết cho máy chủ, nhưng một giải pháp phần mềm cũng khả thi cho máy chủ. Tổ chức người dùng SERCOS cung cấp lõi IP SERCOS III để hỗ trợ phát triển phần cứng SERCOS III dựa trên FPGA. SERCOS III sử dụng phương pháp khung tổng kết. Các nút mạng phải được triển khai trong một chuỗi daisy hoặc một vòng khép kín. Dữ liệu được xử lý trong khi truyền qua một thiết bị, sử dụng các loại điện tín khác nhau cho các kiểu liên lạc khác nhau. Do khả năng song công của kết nối Ethernet, một chuỗi daisy thực sự tạo thành một vòng duy nhất, trong khi cấu trúc liên kết vòng thích hợp sẽ cung cấp một vòng kép, cho phép truyền dữ liệu dự phòng.

Lưu lượng truy cập chéo trực tiếp được kích hoạt bởi hai cổng giao tiếp trên mỗi nút: trong chuỗi daisy cũng như mạng vòng, các bức điện thời gian thực đi qua mọi nút trên đường qua lại của chúng, tức là chúng được xử lý hai lần mỗi chu kỳ.

Do đó, các thiết bị có khả năng giao tiếp với nhau trong một chu kỳ giao tiếp mà không cần phải định tuyến dữ liệu của chúng thông qua thiết bị chính.

NEXCOBOT(NEXCOM) và ICOMTECK tại Seminar “EtherCAT Seminar Series South East Asia 2023”