ethercat主站模块（ethercat环网冗余）

所有的工业自动化系统对可靠性和发生故障时的安全运行都有严格的要求，因为当意外故障导致停机时，生产业主将遭受巨大损失，因此要确保生产系统得到适当的保护，免受各种硬件和软件的影响失败是非常重要的。

EtherCAT 技术是工厂车间级最先进、高性能的通信接口之一。除了出色的灵活性和高吞吐量之外，它还提供了一些基本的容错功能，以承受可能的硬件故障。这些功能中最强大的是电缆冗余，它利用物理环形拓扑在环物理损坏时保持总线稳定运行。

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主站掉线时如何保持总线工作？

与其他基于以太网的工业接口不同，EtherCAT 使用跳到跳通信协议：数据报对于连接到总线的所有从设备都是通用的，并且从一个设备传递到另一个设备。主设备是管理器，它循环地创建带有读或写请求的输入和输出数据消息，并以严格的时间间隔将它们发送到总线。每个从设备都可以插入（写入）或提取（读取）明确寻址到的数据块。

虽然它的设计目的是有效利用总线吞吐量，但该功能对于容错很有用：连接到总线的任何设备都完全了解所有从机的活动，并且可以透明地获取或嗅探总线主机和从机之间传输的数据。用户不需要修改任何从设备、添加任何附加信号或更改传输协议：此功能不会增加任何成本（除了更智能的主设备之外）。

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鸿科KPA EtherCAT主站冗余技术

宏科在工业总线通信行业拥有超过13年的经验，也是EtherCAT协会的成员。为了避免控制EtherCAT网络运行的主系统发生故障而造成严重后果，鸿科合作伙伴KPA推出了EtherCAT主站冗余技术，可以从控制系统故障中无缝恢复，即使在同步情况下也能维持运行。环境。

鸿科KPA EtherCAT Master利用这种边缘效应将另一个总线主站（或多个主站）引入到总线中。在正常操作期间，该冗余主站是被动的，可以嗅探数据，但不能输入自己的消息。被动主控被认为是次要的，而主动主控被认为是主要的。由于所有辅助主控器都与总线活动一致，因此如果主主控器发生故障，它们就准备好接管主控器。

另外，为了检测总线上的异常情况，辅助主站可以不需要任何专用控制设备或额外的信号线。 EtherCAT 消息严格按照时间间隔定期发送。当辅助被动主设备没有收到它期望的消息时，它就知道总线上不再有主设备。冗余主站可以立即接管控制并发送自己的报文，而不必等到当前周期结束。该消息将是正确且有意义的，因为辅助主服务器正在跟踪所有更改并成为故障主服务器的替代者。

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主冗余如何工作？

启用主站冗余的EtherCAT 配置由一个主动（主站）主站和一个或多个被动（辅助）主站组成。主设备可能未配置主冗余，但最好使用KPA EtherCAT Master 软件以充分利用该技术。辅助主设备作为影子代理连接到总线。它嗅探传输中的数据包而不进行任何更改。同时，主站计算每封电报的到达时间，并跟踪预计到达时间和实际到达时间之间可能存在的延迟。

当消息延迟时，看门狗定时器启动。主设备在指定的超时后启动其故障转移协议：

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内部主机切换已触发：现在主机能够写入总线

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辅助主站准备的新报文被写入总线

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在此帧中，释放总线的请求被发送到活动主设备，该主设备可能仍然在线，但可能存在一些内部问题。我们不希望出现先前活动的主设备在恢复后决定控制总线的情况。

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新总线主控的控制应用程序被通知在线

可以使用总线配置工具将主动主设备返回到被动状态，另一个被动主设备将自动接管控制权。为了启用多个冗余主机，它们的看门狗定时器配置不同，并且可以强制为每个主机随机生成看门狗时间。因此，当两个或多个辅助主设备可以尝试发起故障转移协议时，可以避免冲突情况。

/鸿科EtherCAT主站冗余

我们演示了一个基于EtherCAT现场总线的主站冗余技术的用例，该用例由以下设备组成：

FPGA Zynq Zed 板，采用Xilinx 制造的FreeRTOS 操作系统

专有的EtherCAT Master 协议栈

德州仪器(TI) 制造的FPGA Sitara，安装了Linux 操作系统和EtherCAT Master 协议栈

从设备：支持EtherCAT和Modbus TCP协议的可编程逻辑控制器，以及韩国制造商Crevis的6个I/O设备

EtherCAT 和CAN 协议网关

该用例是一个完整的解决方案，包括采用主站冗余技术的EtherCAT 网络配置，提供同时连接主动主站和一个或多个被动主站的能力。