Beckhoff 公司的實時以太網(wǎng)技術 EtherCAT（用于控制與自動化技術的以太網(wǎng)）具有性能優(yōu)異,、拓撲結構靈活和組態(tài)簡單等特點,。由于采用了以太網(wǎng)和互連網(wǎng)技術，EtherCAT 可在 30μs 內處理 1000 個分布式 I/O,，網(wǎng)絡規(guī)模幾乎無限，可實現(xiàn)

縱向集成,。

BECKHOFF EK1110實物圖如下,，買倍福，找上海勇控自動化

BECKHOFF EK1110模塊在目前有多種用于提供實時能力的以太網(wǎng)方案： 例如,，通過較高級的協(xié)議層禁止 CSMA/CD 存取過程,，并使用時間分片或輪詢技術來取代它。其它方案使用交換機,，并采用精確的時間控制方式分配以太網(wǎng)報文,。盡管這些解決方案能夠比較快和準確地將數(shù)據(jù)包傳送到所連接的以太網(wǎng)節(jié)點，但帶寬的利用率卻很低,，特別是對于典型的自動化設備,，因為即使是對于非常小的數(shù)據(jù)量，也必須要發(fā)送一個完整的以太網(wǎng)幀,。而且,，重新定向到輸出或驅動控制器以及讀取輸入數(shù)據(jù)所需的時間主要取決于執(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，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連接點接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,，然后進行解碼并復制過程數(shù)據(jù),。當幀通過每一個設備（直達 I/O 端子模塊）時，EtherCAT 從站控制器讀取與該設備相關的數(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）過去的時候,，從站會識別出相關命令,，并進行相應處理。此過程是在從站控制器中通過硬件實現(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,。網(wǎng)段中的一個 EtherCAT 從站將經過充分處理的報文發(fā)回，這樣該報文就作為一種響應報文由*個從站返回到主站,。

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

以太網(wǎng)直達端子模塊

BECKHOFF EK1110在以太網(wǎng)系統(tǒng)直達系統(tǒng)中的每個設備,，即直達每個 I/O 端子模塊,；無需使用子總線。只需將耦合器的傳輸介質由雙絞線（100BASE-TX）轉換為 E-bus 總線即可滿足電子端子排的要求,。端子排內的 E-bus 信號類型（LVDS）并不是的,，它還可用于 10 千兆位以太網(wǎng)。在端子排末端,，物理總線特性被轉換回 100BASE-TX 標準,。

標準以太網(wǎng) MAC 或便宜的標準網(wǎng)卡（NIC）足以作為控制器中的硬件使用。DMA（直接存儲器存?。┯糜趯?shù)據(jù)傳輸?shù)?PC,。這意味著網(wǎng)絡訪問對 CPU 性能沒有影響,。在 Beckhoff 多端口卡中運用了相同的原理，它在一個 PCI 插槽中捆綁 4 個以太網(wǎng)通道,。

協(xié)議

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

該協(xié)議還可處理通常為非循環(huán)的參數(shù)通訊,。參數(shù)的結構和含義通過 CANopen 設備行規(guī)進行設定,，這些設備行規(guī)用于各種設備類別和應用。EtherCAT 還支持符合 IEC61491 標準的從屬行規(guī),。該行規(guī)以 SERCOS 命名,，獲得運動控制應用領域的普遍認可。

隨著近年來風力發(fā)電裝機容量的不斷提升,，風力發(fā)電占所在電網(wǎng)的比例也隨之持續(xù)增加,。*，風能具有高度的隨機波動性與間歇性,，所以大規(guī)模的風電接入會對電力供需平衡,、電力系統(tǒng)的安全以及電能質量帶來諸多嚴峻的挑戰(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電并網(wǎng)規(guī)范的緊迫性,。因此,國家電網(wǎng)提出了風電場接入電網(wǎng)的技術規(guī)定,，由此產生了電網(wǎng)友好型風機和風電場的概念：

1、 風機具有有功無功調節(jié)和低電壓穿越能力,，確保電網(wǎng)發(fā)生波動時風機不解列；

2,、 風電場擁有風功率預測系統(tǒng),，能夠完成風電場48小時內的短期功率預測和15分鐘至4小時的超短期功率預測；

3,、 集中優(yōu)化配置有功功率和無功功率控制系統(tǒng),，實現(xiàn)風機的遠程調節(jié)控制。

基于以上幾點,，不少整機制造商提出了智能風電場的概念,，通過風電場網(wǎng)絡能夠遠程集中監(jiān)控風機和風電場的運行,，并能實時的對功率進行控制。這些需要有高性能的風機控制器,、相應的電力測量設備和快速的現(xiàn)場總線,。德國倍福自動化有限公司基于PC的控制技術，具有良好的開放性和靈活性,，倍福系列產品包括工業(yè)PC,、I/O、現(xiàn)場總線組件和 TwinCAT 自動化軟件,，高性能的PC和功能齊全的端子模塊可為廣大風電客戶提供全面,、優(yōu)質的風力發(fā)電機和風電場電力監(jiān)控解決方案。

該方案是基于倍福的工業(yè)PC,、電力測量端子模塊,、帶光纖接口的 EtherCAT 耦合器和實時的 EtherCAT  技術。倍福工業(yè)PC上運行的能量管理平臺,，具有強大的風電場電力監(jiān)控功能,。該平臺提供與電網(wǎng)調度接口，集中實時控制風電場的電壓,、功率等等,。保證風電場與接入地區(qū)電網(wǎng)相互協(xié)調運行，實現(xiàn)高效的風電場運行和管理,。EtheCAT 光電轉換耦合器模塊把能量管理平臺與風電場內的風機連接到一起,，組成風電場電力監(jiān)控實時網(wǎng)絡，可在風電場網(wǎng)絡中實現(xiàn)小于 1 ms 的實時控制任務,。的電力測量端子模塊配合*的低電壓穿越控制模塊監(jiān)控風場電網(wǎng)公共接入點和單臺風機并網(wǎng)側的電網(wǎng)狀況（電壓,、頻率、有功,、無功等等）,。

隨著工業(yè)自動化市場的快速發(fā)展，機器的功能越來越全面,，程序越來越復雜,，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雜,。此外，電子凸輪和電子齒輪的應用也將逐步增多,。機器運動將更多地采用多維插補技術,。未來，只需采用*CPU就可輕松滿足這些復雜應用對硬件的發(fā)展需求,。視覺系統(tǒng),、機器人控制和傳統(tǒng)控制集成到同一硬件和軟件平臺,。只要擁有足夠的CPU處理能力，高級控制算法（如神經網(wǎng)絡技術,、模糊控制）就可應用于工業(yè)控制領域,。同時，更*智能機器將有自診斷和維護功能,，新的人機交互系統(tǒng)（如語音系統(tǒng)）簡化設備操作,，

終用戶帶來更多便利。

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

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

BECKHOFF EK1110模塊在“科技自動化”理念已成為Beckhoff不懈追求的目標,，并將創(chuàng)新精神融入硬件和軟件全系列產品，為應對未來科技的發(fā)展提供了廣闊的空間,。它將以自動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,，促進其基礎裝備現(xiàn)代化，提升國內科研水平及國內產品的技術含量,，推進戰(zhàn)略新興產業(yè)和*制造業(yè)的發(fā)展,，為中國制造向中國創(chuàng)造的轉變貢獻力量。

EK1110倍福BECKHOFF擴展模塊

工業(yè)PC

Beckhoff可為各種應用場合提供合適的工業(yè)PC,?；陂_放式標準的高品質組件和個性化機箱結構設計，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導軌安裝,。自主開發(fā)的主板使Beckhoff能夠對PC市場中的新技術和客戶要求更快做出響應,。

I/O

Beckhoff的自動化技術適用于各種信號和現(xiàn)場總線，可為所有常用的I/O信號和現(xiàn)場總線系統(tǒng)提供全系列現(xiàn)場總線組件,。EtherCAT是用于實現(xiàn)工業(yè)自動化的以太網(wǎng)解決方案,，具有性能優(yōu)異和操作簡單的特點。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,。總線端子模塊（IP 20）和總線端子盒模塊（IP 67）獨立于現(xiàn)場總線,，可實現(xiàn)開放式控制技術,。

運動控制

與TwinCAT自動化軟件所提供的運動控制解決方案相結合，Beckhoff驅動技術代表著一種又全面的驅動系統(tǒng)技術,。Beckhoff基于PC的控制技術是實現(xiàn)高動態(tài)性單軸和多軸定位任務的理想選擇,。帶有高性能EtherCAT系統(tǒng)通訊的AX5000伺服驅動系列具有出色的性能與動態(tài)性。采用單電纜技術的伺服電機將電源及反饋系統(tǒng)融入一根標準電機電纜中,，從而減少了材料和調試成本,。

自動化軟件

Beckhoff為自動化的各個領域提供不同性能等級的綜合性系統(tǒng)解決方案。Beckhoff的控制技術具有可升級性–從高性能工業(yè)PC到迷你PLC –可以根據(jù)具體應用場合進行精確調整,。TwinCAT自動化軟件在一個軟件包里集成了帶PLC,、NC和CNC功能的實時控制系統(tǒng)。

Beckhoff 公司的實時以太網(wǎng)技術 EtherCAT（用于控制與自動化技術的以太網(wǎng)）具有性能優(yōu)異,、拓撲結構靈活和組態(tài)簡單等特點,。由于采用了以太網(wǎng)和互連網(wǎng)技術，EtherCAT 可在 30μs 內處理 1000 個分布式 I/O,，網(wǎng)絡規(guī)模幾乎無限,，可實現(xiàn)縱向集成。