众所周知,EtherCAT网络通常采用链式网络连接,以提高网络传输性能。这种情况下,当检测到网络断线时,如果没有冗余的网络连接,就会导致短线故障后所有设备都无法正常访问的单点故障。
从EtherCAT从站设备的角度来看,冗余非常简单:如果发生通信信号丢失,从站控制器会立即自动关闭网络环路,即使此时没有数据帧正在传输。当我们引入冗余功能时,由于IEC EtherCAT 标准(IEC/CDV 61158,最新版本)中提到了EtherCAT 的冗余选项,因此我们无需更改从站控制器芯片中的任何内容。由于冗余功能不会影响规范中描述的任何服务和协议,因此EtherCAT规范中没有与冗余功能相关的具体规范。
Acontis依靠大量的EtherCAT客户现场应用经验和客户现场测试,将稳定可靠的电缆冗余功能集成到acontis EtherCAT主站解决方案EC-Master中。 acontis EtherCAT 主站可以通过使用两个独立的网卡来支持电缆冗余。
在此配置中,总线从两侧(正向和反向)连接到控制单元上的两个不同的网络接口(主网络端口和冗余网络端口),这两个接口均由EC-Master EtherCAT 站控制托管。 EtherCAT数据帧分别在两个网络端口上发送和接收。主网口引出从机正面,冗余接口引出从机背面。
如果从网络中间某处发生线路断开,则数据周期在“断开边缘”的从节点中关闭,并且两个断开的总线段仍保持与主设备的正常通信。下图说明了这一点:
从EtherCAT主站应用的角度来看,只要所有从站设备仍然通电并运行,EtherCAT总线就可以照常运行。 EtherCAT 主站应用程序仍然可以像总线断开之前一样通过API 调用进行操作。因此,当发生断开连接失败时,应用程序开发人员不需要在运行时更改任何调用或数据地址。
在了解大量客户应用需求后,我们发现有些应用场景不需要完整的网线冗余,或者有些主站控制设备没有双网口,但仍想对部分从站实现冗余功能。还有一种设备要求。设备中有多个功能组。功能组将根据工艺通过热插拔功能进行灵活组合。然而,每个功能组需要实现单独的冗余机制以提高稳定性。
为了满足以上两种类似的需求,acontis EC-Master EtherCAT主站通过单网口下的Junction模块支持电缆冗余功能,如下图:
- 通过Junction模块连接的一组从站可以实现本地电缆冗余。
- 当本地网络断网时,网络仍能正常工作。
- 在EtherCAT网络中,可以支持多个本地电缆冗余连接,并且可以同时进行电缆冗余和热插拔。