Beckhoff 公司的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù) EtherCAT（用于控制與自動(dòng)化技術(shù)的以太網(wǎng)）具有性能優(yōu)異、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活和組態(tài)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。由于采用了以太網(wǎng)和互連網(wǎng)技術(shù)，EtherCAT 可在 30μs 內(nèi)處理 1000 個(gè)分布式 I/O，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模幾乎無限，可實(shí)現(xiàn)

縱向集成。

BECKHOFF EK1110實(shí)物圖如下，買倍福，找上海勇控自動(dòng)化

BECKHOFF EK1110模塊在目前有多種用于提供實(shí)時(shí)能力的以太網(wǎng)方案： 例如，通過較高級(jí)的協(xié)議層禁止 CSMA/CD 存取過程，并使用時(shí)間分片或輪詢技術(shù)來取代它。其它方案使用交換機(jī)，并采用精確的時(shí)間控制方式分配以太網(wǎng)報(bào)文。盡管這些解決方案能夠比較快和準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)包傳送到所連接的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，但帶寬的利用率卻很低，特別是對(duì)于典型的自動(dòng)化設(shè)備，因?yàn)榧词故菍?duì)于非常小的數(shù)據(jù)量，也必須要發(fā)送一個(gè)完整的以太網(wǎng)幀。而且，重新定向到輸出或驅(qū)動(dòng)控制器以及讀取輸入數(shù)據(jù)所需的時(shí)間主要取決于執(zhí)行方式。通常也需要使用一條子總線，特別是在模塊化 I/O 系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)與 Beckhoff K-bus 一樣，通過同步子總線系統(tǒng)加快傳輸速度，盡管如此，這樣的同步還是無法避免通訊總線傳輸?shù)难舆t。

倍福EK1110耦合器通過采用 EtherCAT 技術(shù)，Beckhoff 突破了其它以太網(wǎng)解決方案的這些系統(tǒng)限制： 不必再像從前那樣在每個(gè)連接點(diǎn)接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)行解碼并復(fù)制過程數(shù)據(jù)。當(dāng)幀通過每一個(gè)設(shè)備（直達(dá) I/O 端子模塊）時(shí)，EtherCAT 從站控制器讀取與該設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。同樣，輸入數(shù)據(jù)可以飛速插入至數(shù)據(jù)流中。幀被傳遞（僅被延遲幾位）過去的時(shí)候，從站會(huì)識(shí)別出相關(guān)命令，并進(jìn)行相應(yīng)處理。此過程是在從站控制器中通過硬件實(shí)現(xiàn)的，因此與協(xié)議堆棧軟件的 Run-Time 系統(tǒng)或處理器性能無關(guān)。網(wǎng)段中的一個(gè) EtherCAT 從站將經(jīng)過充分處理的報(bào)文發(fā)回，這樣該報(bào)文就作為一種響應(yīng)報(bào)文由*個(gè)從站返回到主站。

從以太網(wǎng)的角度看，Ether?CAT 總線網(wǎng)段是一個(gè)可接收和發(fā)送以太網(wǎng)幀的大型以太網(wǎng)設(shè)備。但是，該“設(shè)備“不包含帶下游微處理器的單個(gè)以太網(wǎng)控制器，而只包含大量的 EtherCAT 從站。與其它任何以太網(wǎng)設(shè)備一樣，EtherCAT 不需要通過交換機(jī)就可以建立通訊，因而產(chǎn)生一個(gè)純粹的 EtherCAT 系統(tǒng)。

以太網(wǎng)直達(dá)端子模塊

BECKHOFF EK1110在以太網(wǎng)系統(tǒng)直達(dá)系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備，即直達(dá)每個(gè) I/O 端子模塊；無需使用子總線。只需將耦合器的傳輸介質(zhì)由雙絞線（100BASE-TX）轉(zhuǎn)換為 E-bus 總線即可滿足電子端子排的要求。端子排內(nèi)的 E-bus 信號(hào)類型（LVDS）并不是的，它還可用于 10 千兆位以太網(wǎng)。在端子排末端，物理總線特性被轉(zhuǎn)換回 100BASE-TX 標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng) MAC 或便宜的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡（NIC）足以作為控制器中的硬件使用。DMA（直接存儲(chǔ)器存?。┯糜趯?shù)據(jù)傳輸?shù)?PC。這意味著網(wǎng)絡(luò)訪問對(duì) CPU 性能沒有影響。在 Beckhoff 多端口卡中運(yùn)用了相同的原理，它在一個(gè) PCI 插槽中捆綁 4 個(gè)以太網(wǎng)通道。

協(xié)議

EtherCAT 協(xié)議針對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行了優(yōu)化，它被直接傳送到以太網(wǎng)幀，或被壓縮到 UDP/IP 報(bào)文中。UDP 協(xié)議在其它子網(wǎng)中的 EtherCAT 網(wǎng)段由路由器進(jìn)行尋址的情況下使用。以太網(wǎng)幀可能包含若干個(gè) EtherCAT 報(bào)文，每個(gè)報(bào)文專門用于特定存儲(chǔ)區(qū)域，該存儲(chǔ)區(qū)域可編制大小達(dá) 4GB 的邏輯過程鏡像。由于數(shù)據(jù)鏈獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)中 EtherCAT 端子模塊的物理順序；可進(jìn)行任意尋址。從站之間可進(jìn)行廣播、多點(diǎn)傳送和通訊。

該協(xié)議還可處理通常為非循環(huán)的參數(shù)通訊。參數(shù)的結(jié)構(gòu)和含義通過 CANopen 設(shè)備行規(guī)進(jìn)行設(shè)定，這些設(shè)備行規(guī)用于各種設(shè)備類別和應(yīng)用。EtherCAT 還支持符合 IEC61491 標(biāo)準(zhǔn)的從屬行規(guī)。該行規(guī)以 SERCOS 命名，獲得運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域的普遍認(rèn)可。

隨著近年來風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的不斷提升，風(fēng)力發(fā)電占所在電網(wǎng)的比例也隨之持續(xù)增加。*，風(fēng)能具有高度的隨機(jī)波動(dòng)性與間歇性，所以大規(guī)模的風(fēng)電接入會(huì)對(duì)電力供需平衡、電力系統(tǒng)的安全以及電能質(zhì)量帶來諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。2011年初發(fā)生在甘肅酒泉等地的多起脫網(wǎng)事故也說明了制定風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)范的緊迫性。因此,國(guó)家電網(wǎng)提出了風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定，由此產(chǎn)生了電網(wǎng)友好型風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)的概念：

1、 風(fēng)機(jī)具有有功無功調(diào)節(jié)和低電壓穿越能力，確保電網(wǎng)發(fā)生波動(dòng)時(shí)風(fēng)機(jī)不解列；

2、 風(fēng)電場(chǎng)擁有風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，能夠完成風(fēng)電場(chǎng)48小時(shí)內(nèi)的短期功率預(yù)測(cè)和15分鐘至4小時(shí)的超短期功率預(yù)測(cè)；

3、 集中優(yōu)化配置有功功率和無功功率控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制。

基于以上幾點(diǎn)，不少整機(jī)制造商提出了智能風(fēng)電場(chǎng)的概念，通過風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)能夠遠(yuǎn)程集中監(jiān)控風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行，并能實(shí)時(shí)的對(duì)功率進(jìn)行控制。這些需要有高性能的風(fēng)機(jī)控制器、相應(yīng)的電力測(cè)量設(shè)備和快速的現(xiàn)場(chǎng)總線。德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司基于PC的控制技術(shù)，具有良好的開放性和靈活性，倍福系列產(chǎn)品包括工業(yè)PC、I/O、現(xiàn)場(chǎng)總線組件和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件，高性能的PC和功能齊全的端子模塊可為廣大風(fēng)電客戶提供全面、優(yōu)質(zhì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)電力監(jiān)控解決方案。

該方案是基于倍福的工業(yè)PC、電力測(cè)量端子模塊、帶光纖接口的 EtherCAT 耦合器和實(shí)時(shí)的 EtherCAT  技術(shù)。倍福工業(yè)PC上運(yùn)行的能量管理平臺(tái)，具有強(qiáng)大的風(fēng)電場(chǎng)電力監(jiān)控功能。該平臺(tái)提供與電網(wǎng)調(diào)度接口，集中實(shí)時(shí)控制風(fēng)電場(chǎng)的電壓、功率等等。保證風(fēng)電場(chǎng)與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行和管理。EtheCAT 光電轉(zhuǎn)換耦合器模塊把能量管理平臺(tái)與風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)機(jī)連接到一起，組成風(fēng)電場(chǎng)電力監(jiān)控實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，可在風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)小于 1 ms 的實(shí)時(shí)控制任務(wù)。的電力測(cè)量端子模塊配合*的低電壓穿越控制模塊監(jiān)控風(fēng)場(chǎng)電網(wǎng)公共接入點(diǎn)和單臺(tái)風(fēng)機(jī)并網(wǎng)側(cè)的電網(wǎng)狀況（電壓、頻率、有功、無功等等）。

隨著工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的快速發(fā)展，機(jī)器的功能越來越全面，程序越來越復(fù)雜，控制周期越來越短，同步的伺服軸不斷增加，軸之間的耦合類型也將變得更加復(fù)雜。此外，電子凸輪和電子齒輪的應(yīng)用也將逐步增多。機(jī)器運(yùn)動(dòng)將更多地采用多維插補(bǔ)技術(shù)。未來，只需采用*CPU就可輕松滿足這些復(fù)雜應(yīng)用對(duì)硬件的發(fā)展需求。視覺系統(tǒng)、機(jī)器人控制和傳統(tǒng)控制集成到同一硬件和軟件平臺(tái)。只要擁有足夠的CPU處理能力，高級(jí)控制算法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制）就可應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。同時(shí)，更*智能機(jī)器將有自診斷和維護(hù)功能，新的人機(jī)交互系統(tǒng)（如語(yǔ)音系統(tǒng)）簡(jiǎn)化設(shè)備操作，

終用戶帶來更多便利。

盡管人工智能技術(shù)的發(fā)展從未間斷，但迄今為止，還沒有任何智能設(shè)備能夠超越人腦的智慧。在不久的將來，人類借助多核技術(shù)和*的CPU計(jì)算能力將慢慢靠近這一夢(mèng)想。在工業(yè)控制領(lǐng)域，人工智能技術(shù)可用于改善工藝操作流程，使人機(jī)交互更加頻繁，同時(shí)故障診斷和排除速度更快，保證了產(chǎn)品質(zhì)

量，提高生產(chǎn)效率。每一個(gè)系統(tǒng)組件或設(shè)備模塊都可被分配到一個(gè)CPU核，使高速并行處理成為可能。

BECKHOFF EK1110模塊在“科技自動(dòng)化"理念已成為Beckhoff不懈追求的目標(biāo)，并將創(chuàng)新精神融入硬件和軟件全系列產(chǎn)品，為應(yīng)對(duì)未來科技的發(fā)展提供了廣闊的空間。它將以自動(dòng)化與科技的相互滲透、相互支持、雙螺旋式共同發(fā)展的模式，為企業(yè)提升自主創(chuàng)新能力，促進(jìn)其基礎(chǔ)裝備現(xiàn)代化，提升國(guó)內(nèi)科研水平及國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)含量，推進(jìn)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和*制造業(yè)的發(fā)展，為中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變貢獻(xiàn)力量。

EK1110倍福BECKHOFF擴(kuò)展模塊

工業(yè)PC

Beckhoff可為各種應(yīng)用場(chǎng)合提供合適的工業(yè)PC?；陂_放式標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)組件和個(gè)性化機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些工業(yè)PC是滿足各種控制需求的理想配置。嵌入式控制器是一種模塊化控制器，外形更為小巧，適合DIN導(dǎo)軌安裝。自主開發(fā)的主板使Beckhoff能夠?qū)C市場(chǎng)中的新技術(shù)和客戶要求更快做出響應(yīng)。

I/O

Beckhoff的自動(dòng)化技術(shù)適用于各種信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)總線，可為所有常用的I/O信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)提供全系列現(xiàn)場(chǎng)總線組件。EtherCAT是用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的以太網(wǎng)解決方案，具有性能優(yōu)異和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。Beckhoff提供各種I/O系統(tǒng)，包括IP 20EtherCAT端子模塊和IP 67 EtherCAT端子盒?？偩€端子模塊（IP 20）和總線端子盒模塊（IP 67）獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線，可實(shí)現(xiàn)開放式控制技術(shù)。

運(yùn)動(dòng)控制

與TwinCAT自動(dòng)化軟件所提供的運(yùn)動(dòng)控制解決方案相結(jié)合，Beckhoff驅(qū)動(dòng)技術(shù)代表著一種又全面的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)。Beckhoff基于PC的控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性單軸和多軸定位任務(wù)的理想選擇。帶有高性能EtherCAT系統(tǒng)通訊的AX5000伺服驅(qū)動(dòng)系列具有出色的性能與動(dòng)態(tài)性。采用單電纜技術(shù)的伺服電機(jī)將電源及反饋系統(tǒng)融入一根標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)電纜中，從而減少了材料和調(diào)試成本。

自動(dòng)化軟件

Beckhoff為自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域提供不同性能等級(jí)的綜合性系統(tǒng)解決方案。Beckhoff的控制技術(shù)具有可升級(jí)性–從高性能工業(yè)PC到迷你PLC –可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行精確調(diào)整。TwinCAT自動(dòng)化軟件在一個(gè)軟件包里集成了帶PLC、NC和CNC功能的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。

Beckhoff 公司的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù) EtherCAT（用于控制與自動(dòng)化技術(shù)的以太網(wǎng)）具有性能優(yōu)異、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活和組態(tài)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。由于采用了以太網(wǎng)和互連網(wǎng)技術(shù)，EtherCAT 可在 30μs 內(nèi)處理 1000 個(gè)分布式 I/O，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模幾乎無限，可實(shí)現(xiàn)縱向集成。