倍福的EtherCAT P將超高速通訊和動力系統(tǒng)整合在一根電纜中

作者：Thomas Rettig，德國倍福自動化有效公司資深EtherCAT產(chǎn)品經(jīng)理

　　隨著EtherCAT P的推出，倍福進一步完善了其業(yè)已成為全球標準的EtherCAT技術(shù)。EtherCATP將超高速EtherCAT通訊與用于系統(tǒng)和外圍設備的24V電整合在一起—也可以選擇另配電源。這表示單電纜自動化（OCA）現(xiàn)在也可以在現(xiàn)場層實施，使得機器或其它設備可以采用即插即用的方式連接從24V的傳感器到600V的驅(qū)動器，無需控制柜。

　　EtherCAT P將用于EtherCAT P從站及所連接的傳感器和執(zhí)行器的24V DC電源整合在一根4芯標準以太網(wǎng)電纜中。US（系統(tǒng)和傳感器電源）和Up（執(zhí)行器P（執(zhí)行器外圍電壓）相互電氣隔離，并可分別為所連接的組件提供最大3A的電流。

　　EtherCATP—適用于傳感器、執(zhí)行器及測量技術(shù)組件的理想總線

　　有了EtherCATPUS和UP電流直接饋入100 Mbit/s 電纜的導線中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)非常經(jīng)濟且緊湊的連接。這使得EtherCATP總線非常適合用于傳感器、執(zhí)行器及測量技術(shù)組件，具有能夠?qū)⑿⌒虸/O站接入到端子盒以及可以連接分布式I/O組件的優(yōu)點。倍福為EtherCATP開發(fā)了一款專用的M8連接器，其機械編碼可以防止它與標準EtherCAT從站的連接器混淆。

　　雙電纜連接：EtherCAT 和供電

EtherCAT P（右）在一根4芯標準以太網(wǎng)電纜中將強大的EtherCAT通訊與之前單獨的供電系統(tǒng)整合于一體

　　若要連接組件和更高的電壓和/或電流，需要一個完整的設計時已涵蓋所有應用需求的EtherCAT P連接器系列，最大可支持400V　AC或600V DC直到64A級的驅(qū)動器。因此，新的連接器可以輕松連接所有現(xiàn)場層組件。對于I/O應用，有防護等級為IP20和IP67的接口可提供。系統(tǒng)也非常適合用于交流和直流電機、執(zhí)行器、閥島及傳感器，如接近開關(guān)、光柵或旋轉(zhuǎn)編碼器。對于視覺應用，可以連接攝像頭、條形碼掃描儀和3D掃描儀。

　　EtherCAT P簡化了系統(tǒng)布線工作

　　EtherCAT P的基本想法是通過減少自動化組件及設備的連接器數(shù)量簡化系統(tǒng)布線工作?？梢院芎玫貪M足個性化電源需求并具有高度可擴展性的單電纜解決方案能夠安置在整個現(xiàn)場層。對于24 V應用，可以使用一根標準的以太網(wǎng)電纜。而對于較高的電壓和電流，可以將 EtherCAT P集成在各自的電源電纜中。倍?？蔀檫@些應用提供各種電纜和連接器。

　　由于無需使用單獨的電源電纜，這顯著降低了材料和裝配成本，減少了安裝時出錯的可能性。同時，它也最大限度地減少了電纜線路、控制柜中以及機器本身的空間要求。其它優(yōu)點包括體積更小、更清楚布置的電纜運行以及更小巧的傳感器和執(zhí)行器。這讓機器制造商在設計上有更多選擇，同時通過方便、需要工具輔助的系統(tǒng)布局降低硬件和系統(tǒng)成本。

EtherCAT P 為整個現(xiàn)場層提供了一個高效的單電纜解決方案

　　給設備直接供電，拓撲結(jié)構(gòu)靈活

　　EtherCAT P的拓撲結(jié)構(gòu)與工程師們非常熟悉的 EtherCAT 的拓撲結(jié)構(gòu)完全一樣，在選擇上也一樣很靈活。線型、樹型和星型拓撲結(jié)構(gòu)可以自由組合，以實現(xiàn)最經(jīng)濟高效的系統(tǒng)布局。與傳統(tǒng)的Power over Ethernet（PoE）不同，EtherCAT-P 用戶也可以通過一臺饋電設備級聯(lián)。EtherCAT P設備的級聯(lián)僅受電壓跌落限制，但這可以通過添加饋電點的方式彌補。

　　對于構(gòu)建定制的 EtherCAT P 拓撲結(jié)構(gòu)，我們已經(jīng)可以提供多款防護等級為IP20和IP67的基礎組件及I/O組件。由于采用EtherCATP后，可以橋接50米甚至更遠的距離，因此可以輕松鏈接范圍更寬泛的分布式機器模塊。也可以從EtherCAT無縫轉(zhuǎn)換到EtherCATP網(wǎng)絡。相反，EtherCATP網(wǎng)絡上的系統(tǒng)和外設電壓可以使用一個簡單的適配器阻斷，以便用它們自己的電源運行EtherCAT設備。

　　在設計或規(guī)劃一臺機器時，可以使用一個專用的 TwinCAT 設計工具配置單個用戶及電纜長度。由于系統(tǒng)知道所有用戶數(shù)據(jù)，它也可以長期計算單臺設備的功耗。例如，如果由于邏輯上的原因，2 個執(zhí)行器永遠不會在同一時間切換，則它們也永遠不需要在同一時間內(nèi)全功率。這樣可以進一步節(jié)省所需的饋電和電源模塊。

隨著大量防護等級為IP 20和IP　67的EtherCAT P組件已經(jīng)可以供貨，用戶能夠以最佳可能的方式為其應用實施網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

　　針對現(xiàn)場級的單電纜自動化

　　EtherCAT P開發(fā)用于實現(xiàn)現(xiàn)場級的單電纜自動化。由于它簡化了系統(tǒng)布線工作，機器設計不再那么復雜，從而顯著降低了工程和生產(chǎn)成本。自動化組件、分布式端子盒，甚至各個機器模塊和機器人都通過一根電纜供電及傳輸控制信號。過去無可避免要使用的大型控制柜的尺寸可以大大減少甚至無需再使用。因此，模塊化的機器和系統(tǒng)方案現(xiàn)在也可以用更低的裝配和啟動成本實施，減少了占地面積，同時提高了靈活性。

　　可插拔的自動化未來可以帶來更高的效率。隨著針對各種功率要求的EtherCAT P連接器成為標準，24 V 及更高功率等級的工業(yè)連接器排插不再遙不可及，而是一個可行的解決方案。機器設計師可以非常靈活地以較低成本在一臺機器內(nèi)分配這些排插，或更具具體的應用需求安裝。采用這樣一個即插即用設計，只需要插入一根匹配的EtherCAT電纜即可輕松連接所有所需的傳感器和執(zhí)行器，以及分布式端子盒和標準機器模塊。

由于EtherCAT P布線適用于各種性能等級的自動化組件，單電纜自動化為模塊化設備和機器設計提供了最佳基礎

　　EtherCAT P：技術(shù)亮點和優(yōu)勢

　　EtherCAT是由倍福開發(fā)的一種開放式以太網(wǎng)技術(shù)，自2007年起成為國際IEC及SEMI標準。近期推出先進并已經(jīng)由EtherCAT技術(shù)協(xié)會（ETG）以成熟的方式發(fā)布的EtherCATP技術(shù)與傳統(tǒng)的EtherCAT完全兼容。因此，EtherCAT的出色性能，如直達傳感器或執(zhí)行器的100Mbit/s全雙工通訊、實時數(shù)據(jù)處理、與分布式時鐘的高精度同步以及低于100ms的周期時間，將繼續(xù)可無限制使用。其它EtherCATP特有的優(yōu)點包括：

– 通過一根4芯電纜實現(xiàn)EtherCAT通訊及每臺設備獲得2組獨立的24V電，每組最大提供3A的電流

– 給所連接的設備供電

– 從24V到600V的可擴展的連接器系列，最大電流64A

– 由于具有級聯(lián)能力，在拓撲結(jié)構(gòu)選擇上具有很大的靈活性

– 以低連接成本實現(xiàn)出色的EtherCAT性能

– 降低硬件和安裝成本

– 減少接線出錯可能，降低布線成本

– 優(yōu)化電纜線路、控制柜及機器的空間利用率

– 無需使用單獨的電源電纜，從而可以使用體積更小的傳感器和執(zhí)行器