ethercat协议

① EtherCAT做为工业以太网现场总线有什么优势特点

EtherCAT EtherCAT技术突破了其他以太网解决方案的系统限制：通过该项技术，无需接收以太网数据包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。EtherCAT从站设备在报文经过其节点时处理以太网帧：嵌入在每个从站中的FMMU（现场总线存储管理单元）在帧经过该节点时读取相应的编址数据，并同时将报文传输到下一个设备。同样，输入数据也是在报文经过时插入至报文中。整个过程中，报文只有几纳秒的时间延迟。 主站方面也非常经济，商用的标准网卡（NIC）或任何主板集成的以太网控制器可以用作硬件接口。这些接口的共性就是数据通过DMA（直接内存读取）传输至PC，即网络读取时无需占用CPU资源。 协议 EtherCAT协议在以太网帧内采用官方指定的以太类型。采用这种以太类型即可允许在以太网帧内直接传输控制数据，而无需重新定义标准以太网帧。该以太网帧可由多种子报文组成，每个子报文服务于逻辑过程映像区的特定内存区，该区域最大可达4GB。数据序列是独立于物理顺序的，所以以太网端子模块的编址可以随意排序。从站之间的广播，多播和通讯也可得以实现。 当EtherCAT组件与主站控制器运行在同一个子网，或者在控制软件直接读取以太网控制器时，可以使用以太网帧直接传输数据。 然而，EtherCAT不仅限于单个子网的应用。EtherCAT UDP将EtherCAT协议封装为UDP/IP数据报文，这就意味着，任何以太网协议堆栈的控制均可编址到EtherCAT系统之中，甚至通讯还可以通过路由器跨接到其它子网中。在这种情况下，系统性能显然取决于控制器及其以太网协议的实时性能。EtherCAT网络本身的响应时间几乎不受影响：UDP数据帧只需要在第一个站点解包。 性能 EtherCAT使网络性能达到了一个新高度。借助于从站节点中的FMMU和网络控制器主站的直接内存存取，协议的处理过程完全在硬件中完成。整个协议的处理过程都在硬件中得以实现，因此，完全独立于协议堆栈的实时运行系统、CPU 性能或软件实现方式。1000个I/O的更新时间只需30 s。单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于12000个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为 300 s. 100个伺服轴的通讯也仅为100s。在此期间，系统更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术使轴的同步偏差小于1微秒。而即使是在保证这种性能的情况下，带宽仍足以实现异步通讯，如TCP/IP、下载参数或上载诊断数据。 超高性能的EtherCAT技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。例如，以太网系统现在不仅可以处理速度控制，也可用于分布式驱动的电流控制。巨大的带宽可以实现每个数据信息与其状态信息同时传输。EtherCAT使通讯技术和现代工业PC所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O可能比大多数本地I/O接口运行速度更快。 EtherCAT取代PCI 由于主板集成了以太网卡，用于接口卡的插槽不再是必要条件。随着PC组件急剧向小型化经济化方向发展，工业PC的体积日趋取决于插槽的数目。而快速以太网的带宽和EtherCAT通讯硬件的过程数据长度则为该领域的发展提供了新的可能性：IPC 中的传统接口现在可以转变为集成的EtherCAT接口端子。除了可以对分布式I/O进行编址，还可以对驱动和控制单元以及现场总线主站、快速串行接口、网关和其它通讯接口等复合系统进行编址。即使是其他无协议限制的以太网设备变体，也可以通过分布式交换机端口设备进行连接。由于一个以太网接口足以满足整个外围设备的通讯要求，因此，这不仅极大地精简了IPC主机的体积，而且也降低了IPC主机的成本。 拓扑结构 EtherCAT几乎支持任何拓扑类型，包括线型、树型、星型等。通过现场总线而得名的总线结构或线型结构也可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线器的数量。最有效的系统连线方法是线型、分支或树叉结构的组合拓扑。因为所需接口在I/O 模块等很多设备中都已存在，所以无需附加交换机。当然，仍然可以使用传统的、基于以太网的星型拓扑结构。 还可以选择不同的电缆以提升连线的灵活性：灵活、经济的标准超五类以太网电缆可采用100BASE-TX模式或E-Bus（LVDS）传送信号。塑封光纤（PFO）则可用于特殊应用场合。还可通过交换机或介质转换器实现不同以太网连线（如：不同的光纤和铜电缆）的完整组合。 根据对距离的要求，可选择快速以太网的物理层或E-bus作为物理介质。快速以太网物理层允许两个设备之间的最大电缆长度为100米，而E-Bus可连接最大距离为10米。由于连接的设备数量可高达65535，因此，网络的容量几乎没有限制。 分布时钟 精确同步对于同时动作的分布式过程而言尤为重要。例如，几个伺服轴同时执行协调运动时，便是如此。 最有效的同步方法是精确排列分布时钟（请参阅IEEE 1588标准[6]）。与完全同步通讯中通讯出现故障会立刻影响同步品质的情况相比，分布排列的时钟对于通讯系统中可能存在的相关故障延迟具有极好的容错性。 采用EtherCAT，数据交换就完全基于“父”“子”时钟的纯硬件机制。由于通讯采用了逻辑环结构 （借助于全双工快速以太网的物理层），主站时钟可以简单、精确地确定各个从站时钟传播的延迟偏移。分布时钟均基于该值进行调整，这意味着可以在网络范围内使用非常精确的、小于1 微秒的、确定性的同步误差时间基。 此外，高分辨率的分布时钟不仅可以用于同步，还可以提供数据采集的本地时间精确信息。当采样时间非常短暂时，即使是出现一个很小的位置测量瞬时同步偏差，也会导致速度计算出现较大的阶跃变化，例如，运动控制器通过顺序检测的位置计算速度便是如此。而在EtherCAT中，引入时间戳数据类型作为一个逻辑扩展，以太网所提供的巨大带宽使得高分辨率的系统时间得以与测量值进行链接。这样，速度的精确计算就不再受到通讯系统的同步误差值影响，其精度要高于基于自由同步误差的通讯测量技术。 热连接 热连接功能能够使网络的各部分相连，并且解耦或重新自由配置；所提供的灵活响应特性，改变了很多应用需要在运行时变更I/O配置的需求。 例如，具备变更特性的处理中心，装备传感器的工具系统，或者智能化的传输设备，灵活的工件执行器等。EtherCAT系统考虑到了这些需求：任意配置。 EtherCAT功能安全 传统上，安全功能是独立于自动化网络实现的，使用专用硬件或专门的安全总线系统。EtherCAT安全功能使安全相关通信和控制通信可以在同一网络上实现。安全协议基于EtherCAT应用层，而不会影响底层运行。它由IEC61508标准认证，并满足整体安全等级（SIL）3。数据长度是可变的，所以可以用于安全I/O和安全伺服驱动技术。和其它EtherCAT数据相同，安全数据可以不使用安全路由器或网关传输。完全符合EtherCAT功能安全认证的产品已经上市。Safety over EtherCAT协议符合IEC 61748-3标准中的FSCP 12（功能安全通讯设备行规）。 开放性 EtherCAT技术是完全兼容以太网并真正开放的。该协议可与其他提供各种服务的以太网协议并存，并且所有的协议都并存于同一物理介质中——通常只会对整个网络性能有很小程度的影响。标准的以太网设备可通过集线器端子连接至一个EtherCAT系统，该端子并不会影响循环时间。配备传统现场总线接口的设备可通过EtherCAT现场总线主站端子的连接集成到网络中。UDP协议变体允许设备整合于任何插槽接口中。EtherCAT技术组确保每个感兴趣的组织可以实施并使用该项网络。EtherCAT协议将在作出最后的技术规范后发布。

② 哪种plc带ethercat soe协议

如果要带ethercat协议 你可以看看德国倍福的plc 行为这个协议就是倍福开发的

③ 什么是ethercat master

EtherCAT Master是基于EtherCAT标准研制出的控制器模块（也称作主站）。与其对应的还有EtherCAT Slave（伺服版）。这些EtherCAT设备之间权通过EtherCAT协议（基于Ethernet的协议）完成通信，实现数据传输。

关于EtherCAT，可参考的资料如下：

EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。

④ 什么是Ethernet和EtherCAT通讯协议

Ethernet网络技术以其稳定性，高传输速度，与现有网络轻松整合以及较低的硬件费用吸引了越来越广泛的应用。 在测量技术领域，开放的Ethernet 协议大大简化了将传感器集成到现有系统内的过程，并且使通讯电缆大为减少。操作者可以在任何地方，通过IP地址配置控制器，不受所处位置的影响获得测量数据，并且实现全球范围内的远程维护。
得益于EtherCAT, Ethernet的星型拓扑结构可以被简单的线型结构所替代。尤其在自动化技术领域，EtherCAT经常被用作实时Ethernet现场总线使用。EtherCAT的高性能表现，电缆用量少以及对其他通讯协议开放等特性，使其被广泛使用。德国米铱公司会更多利用这些有利因素，未来会在市场上陆续推出更多采用Ethernet和EtherCAT协议的产品和系统。 德国米铱采用上述协议的产品清单如下：
- scanCONTROL系列轮廓仪
- capaNCDT系列电容位移传感器
- eddyNCDT 系列电涡流位移传感器
- optoNCDT 系列激光位移传感器
- confocalDT 系列光谱共焦位移传感器
（转自米铱）

⑤ 求关于EtherCat通讯协议的通俗介绍，不要书面的COPY，谢谢！

就是倍福开发出来的一种实时工业以太网协议，是速度最快的工业以太网

⑥ ABB变频器怎么与ethercat协议通讯

abb变频器的通讯协议可以选PROFIBUS-DP
参数
在98组
和51组里面设定，我用过与西门子PLC
相连的
现在网版上找一个ABB
的
GSD文件
然后安装权到pLC硬件配置里
这样就可以在PLC
里配置ABB
变频器了你在网上搜一下
“西门子PLC与ABB变频器之间的现场总线通讯技术”
应该能用了

⑦ ethercat 驱动器怎么通信

不知道你说复的这个驱制动器指的是什么。但是EtherCAT的通信方式都是类似的，下面的内容希望对你有帮助。

• 硬件层面

通信的前提是EtherCAT设备间的连接，包括Ethernet网线连接和串口连接两种主要方式。另外，还可以通过网线连接特制路由器的方式进行多部设备间的连接，及端口监控。

• 软件层面

通信协议采用的是基于Ethernet协议的EtherCAT协议。具体的协议标准可以去参考ETG1000的规范文档说明。识别通信的工具大体上可以使用EC Engineer去配置，网络截包工具（很多种）配合前面提到的路由器，去完成截取。

希望对你有所帮助，感兴趣的话可以追问。

⑧ 怎么设置网口为ethercat

EtherCAT是什么
EtherCAT==Ethernet for Control Automation Technology==用于控制自动化技术的以太网
EtherCAT是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统。常被称为实时以太网，开放的实时以太网。
EtherCAT是确定性的工业以太网，最早是由德国的Beckhoff公司所研发。
EtherCAT主要用于实现自动化的超高速通讯

EtherCAT简评
Beckhoff 基于以太网现场总线系统的 EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）技术具有性能优异、 拓扑结构灵活和系统配置简单等特点。
EtherCAT 突破了传统现场总线系统的限制，为现场总线技术领域树立了新的性能标准：30 µs 内可以更新1000 个 I/O，利用以太网和因特网技术实现垂直优化集成，网络容量几乎无限。
使用 EtherCAT 后，可以用简单的线型拓扑结构替代昂贵的星型以太网拓扑结构，无需昂贵的基础组件。EtherCAT 还可以使用传统的交换机连接方式，以集成其它的以太网设备。
其它的实时以太网方案需要专用的主站硬件或扫描卡，而EtherCAT 只需要价格低廉的标准以太网卡便可实现。

EtherCAT 拥有杰出的通讯性能，接线非常简单，并对其它协议开放。传统的现场总线系统已达到了极限，而EtherCAT则突破建立了新的技术标准——30 µs内可以更新1000个I/O数据，可选择双绞线或光纤，并利用以太网和因特网技术实现垂直优化集成。使用 EtherCAT，可以用简单的线型拓扑结构替代昂贵的星型以太网拓扑结构，无需昂贵的基础组件。EtherCAT还可以使用传统的交换机连接方式，以集 成其它的以太网设备。其它的实时以太网方案需要与控制器进行特殊连接，而EtherCAT只需要价格低廉的标准以太网卡(NIC) 便可实现。
EtherCAT拥有多种机制，支持主站到从站、从站到从站以及主站到主站之间的通讯。

它实现了安全功能，采用技术可行且经济实用的 方法，使以太网技术可以向下延伸至I/O级。EtherCAT功能优越，可以完全兼容以太网，可将因特网技术嵌入到简单设备中，并最大化地利用了以太网所 提供的巨大带宽，是一种实时性能优越且成本低廉的网络技术。

EtherCAT出现背景+协议原理+设备行规
详见：
【整理】EtherCAT出现背景+协议原理+设备行规

EtherCAT特点
特点简述：
技术亮点
– 以太网直达端子模块 — 具有完全连续性
– 以太网过程接口可从1 位扩展到64 kB
– 首款真正的、用于现场层的以太网解决方案
– 精确计时，适合时间同步
性能
– 12 μs 内处理256 个数字量I/O
– 30 μs 内处理1000 个数字量I/O
– 50 μs 内处理200 个模拟量I/O（16 位），采样率为20 kHz
– 每100 μs 处理100 个伺服轴
– 350 μs 内处理12,000 个数字量I/O
拓扑结构
– 总线型、树型或星型拓扑结构
– 一个系统内最多可容纳65,535 台设备
– 系统规模：近乎无限（> 500 km）
– 有无交换机均可运行
– 经济高效的电缆敷设：工业以太网电缆（CAT 5）
– 双绞线电缆物理层：
– Ethernet 100 BASE-TX，两个设备之间最大距离为100 m
– 或者：两个从站之间光缆的最大距离为20 km
– 支持总线网段的热插拔
地址空间
– 整个网络范围内的过程映像：4 Gbyte
– 设备过程映像：1 位至64 kbyte
– 地址分配：可自由配置
– 设备地址选择：通过软件自动进行
成本优势
– 无需再进行网络调整：降低工程成本
– 带软件主站的硬实时功能：无需插卡
– 无需主动基础架构组件（交换机等）
– EtherCAT 所使用的以太网电缆和连接器低于传统的现场总 线所使用的电缆和连接器
– EtherCAT 直达I/O 端子模块：无需复杂的总线耦合器
– 高度集成了EtherCAT 从站控制器，因此接口成本较低
协议
– 直接内置于以太网帧内的优化协议
– 完全由硬件实现
– 用于路由和接口：UDP 数据报文
– 在传递时处理
– 用于精确同步的分布式时钟
– 时间戳数据类型，用于纳秒范围内的分辨率
– 用于高分辨率测量的过采样数据类型
诊断
– 断点检测
– 连续的“线路质量”测量能够精确定位传输故障
– Topology View
接口
– 用于标准以太网设备的交换机端子模块
– 用于现场总线设备的现场总线端子模块
– 分布式串行接口
– 通讯网关
– 连接至其它EtherCAT 系统的网关
开放性
– 与以太网完全兼容
– 可以通过交换机和路由器运行
– 可以与其它协议混合运行
– 互联网技术（Web 服务器、FTP 等）
– 可与现有的总线端子模块系列兼容
– 协议完全公开
– EtherCAT 符合IEC、ISO 和SEMI 标准
EtherCAT 技术协会
– 拥有众多会员公司的国际化联盟组织
– 成员包括用户和制造厂商
– 为技术开发提供支持
– 保障互操作性
– 设备行规的集成和制定

现在详细解释其特点：

EtherCAT协议处理完全在硬件中进行
协议ASIC 可灵活配置。过程接口可从1 位扩展到64 kbyte。
详见：

所以使得以太网可以直达端子模块：
符合IEEE 802.3 标准的以太网协议无需附加任何总线即可访问各个设备。耦合设备中的物理层由100BASE-TX 或–FX 转换为E-bus，以满足电子端子排等模块化设备的需求。端子排内的E-bus 信号类型（LVDS）并不是专用的，它还可用于 10 Gbit 以太网。在端子排末端，物理总线特性被转换回100BASE-TX 标准。
主板集成的以太网MAC 足以作为主站设备中的硬件使用。DMA（直接存储器存取）用于将数据传输到主内存，解除了 CPU 存取网络数据的负担。Beckhoff 的多端口插卡中运用了相同的原理，它在 一个PCI 插槽中最多捆绑了4 个以太网 通道。

EtherCAT的性能
EtherCAT 使网络性能达到了一个新境界。
1000 个I/O 的更新时间只需30 µs，其中还包括I/O 周期时间。单个以太网帧最多可进行1486 字节的过程数据交换，几乎相当于12000 个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为300 µs。
与100 个伺服轴的通讯每100 µs 执行一次。可在这一周期时间内更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布式时钟技术使轴的同步偏差小于1 微秒。
超高性能的EtherCAT 技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。
这样，通过总线也可以形成超高速控制回路。以前需要本地专用硬件支持的功能现在可在软件中加以映射。巨大的带宽资源使得状态数据能够与任何数据并行传输。EtherCAT 使通讯技术和现代工业PC 所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O 可能比大多数本地I/O 接口运行速度更快。
这种网络性能优势在具有相对中等运算能力的小型控制器中较为明显。EtherCAT周期时间如此之短，使得它可以在两个控制周期之间完成。因此，控制器总是能够获取最新的输入数据；输出以最小的延迟寻址。无需增强本身的运算能力，控制器的响应行为就能够得到显著改善。
借助于从站硬件集成和网络控制器主站的直接内存存取，整个协议的处理过程都在硬件中得以实现，因此， 完全独立于协议堆栈的实时运行系统、CPU 性能或软件实现方式。
1000个I/O的更新时间只需30 µs，其中还包括I/O周期时间。

单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于12000个数字输入和输出，而传送这些数 据耗时仅为300 µs。
100个伺服轴的通讯也非常快速：可在每100µs中更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术使轴的同步偏差小于1微秒。而即使是在保证这种性能的情况下，带宽仍足以实现异步通讯，如TCP/IP、下载参数或上载诊断数据。
超高性能的EtherCAT技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。EtherCAT使通讯技术和现代工业PC所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O可能比大多数本地I/O接口运行速度更快。EtherCAT技术原理具有可塑性，并不束缚于100 M bps的通讯速率，甚至有可能扩展为1000 M bps的以太网。

简言之：
EtherCAT的周期时间短，是因从站的微处理器不需处理以太网的封包。所有程序资料都是由从站控制器的硬件来处理。此特性再配合EtherCAT的机能原理，使得EtherCAT可以成为高性能的分散式I/O系统：包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需30us，相当于在100Mbit/s的以太网传输125个字节的资料。读写一百个伺服轴的系统可以以10 kHz的速率更新，一般的更新速率约为1–30 kHz，但也可以使用较低的更新速率，以避免太频繁的直接内存存取影响主站个人电脑的运作。

EtherCAT的拓扑
总线形、树形或星型：EtherCAT支持几乎任何类型的拓扑结构。
因此，由于现场总线而得名的总线结构或线型结构也 可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线器的数量。
最有效的系统连线方法是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组合。因为所需接口在I/O 模块等很多设备中都已存在，所以无需附加交换机。
当然，仍然可以使用传统的、基于以太网 的星型拓扑结构。
还可以选择不同的电缆以提升连线的灵活性：灵活、经济的标准超五类以太网电缆可采用100BASE-TX 模式传送信号， 两台设备之间的最大电缆长度为100 m。
还可通过交换机或介质转换器实现不同 以太网连线（如不同的光纤和铜电缆） 的完整组合。
信号变量可以根据每个电缆间距单独选 择。由于连接的设备数量可高达65535， 因此，网络的容量几乎没有限制。

简言之：
EtherCAT使用全双工的以太网实体层，从站可能有二个或二个以上的埠。若设备没侦测到其下游有其他设备，从站的控制器会自动关闭对应的埠并回传以太网帧。由于上述的特性，EtherCAT几乎支援所有的网络拓扑，包括总线式、树状或是星状，现场总线常用的总线式拓扑也可以用在以太网中。
EtherCAT的拓扑可以用网络线、分枝或是短线（stub）作任意的组合。有三个或三个以上以太网接口的设备就可以当作分接器，不一定一定要用网络交换器。 由于使用100BASE-TX的以太网物理层，二个设备之间的距离可以到100米，一个EtherCAT区段的网络最多可以有65535个设备。若EtherCAT网络是使用环状拓扑（主站设备需要有二个通讯埠），则此网络还有缆线冗余的机能。

EtherCAT的速度
EtherCAT 技术原理具有可塑性，并不束缚于100 Mbaud的通讯速率，甚至有可能扩展为Gbit 的以太网。

EtherCAT 取代PCI
随着PC 组件逐渐向小型化方向发展，工业PC的体积也日趋取决于插槽的数目。 而高速以太网的带宽和EtherCAT 通讯硬件的过程数据长度则为该领域的发展提 供了新的可能性：工业PC 中的传统接口现在可以转变为集成的EtherCAT接口端子模块。

除了可以对分布式I/O 进行编址，还可以对驱动和控制单元以及现场总线主站、快速串行接口、网关和其它通讯接口等复合系统进行编址。即使是其它无协议限制的以太网设备变体，也可以通过分布式交换机端口设备进行连接。由于一个以太网接口足以满足整个外围设备的通讯。

因此，这不仅极大地精简了工业PC 主机的体积和外观，而且也降低了工业PC 主机的成本。

EtherCAT的分布式时钟
精确同步对于同时动作的分布过程而言尤为重要，例如，几个伺服轴在同时执行协调运动时便是如此。 最有效的同步方法是精确排列分布时钟。
与完全同步通讯中通讯出现故障会立刻影响同步品质的情况相反，分布排列的时钟对于通讯系统中可能存在的相关故障延迟具有极好的容错性。采用EtherCAT 后，数据交换就完全基于纯硬件机制。由于通讯采用了逻辑（借助于全双工快速以太网的物理层）环网结构， 主站时钟可以简单、精确地确定各个从站时钟传播的延迟偏移，反之亦然。分布式时钟基于该值进行调整，这意味着可以在网络范围内使用非常精确的、信号抖动小于1 微秒的、确定性的同步误差时间基。
而跨接工厂等外部同步则可以基于IEEE 1588 标准。详情请参阅：【整理】工业自动化规范之时间同步：IEEE 1588
此外，高分辨率的分布式时钟不仅可以用于同步，还可以提供数据采集的本地时间精确信息。当采样时间非常短暂时，即使是出现一个很小的位置测量瞬时同步偏差，也会导致速度计算出现较大的阶跃变化，例如，运动控制器通过顺序检测的位置计算速度便是如此。而在EtherCAT中，引入时间戳数据类型作为一个逻辑扩展，以太网所提供的巨大带宽使得高分辨率的系统时间得以与测量值进行链接。这样，速度的精确计算就不再受到通讯系统的同步误差值影响，其精度要高于 基于自由同步误差的通讯测量技术。
由于采用了新的扩展数据类型，因此，可以给被测量值分配非常精确的时间戳。

同步性与一致性：相距电缆长度为有120米的两个分布系统，带有300个节点的示波器比较：

为了系统的同步，EtherCAT协定中有提供分散式时钟机制，即使通讯循环周期有抖动，时钟的抖动远小于1µs，大约接近IEEE 1588精密时间协议的标准。因此EtherCAT的主站设备不需针对时钟使用特殊的硬件，可以用软件实现在任何标准的的以太网MAC，即使没有特殊的通讯协处理器也没有关系。
标准建立分散式时钟的程序是由主站送出一特定位址的广播讯息给所有从站来启动。若使用环状拓扑，所有从站会在收到讯息时闩锁内 部时钟，当讯息回来时会再闩锁内部时钟一次。主站会读所有从站闩锁的值，计算各个从站的延迟。为了消除抖动的影响及求得平均值，主站会尽可能的多次进行上 述的程序。所有的从站延迟会依各从站在从站环状拓扑的位置来计算，并记录在一个偏移寄存器中。最后主站送出一个读写系统时钟的广播讯息，会使第一个从站的 时钟为参考时钟，其他从站的内部时钟会调整到和第一个从站相同。
为了在初始化后保持时钟的同步，主站或从站需定期的再送出广播讯号，以计算各个从站内部时钟的速度差异，若有需要时，从站需要可以调整自身时钟的速度，或是有其他调整时钟的机制。
系统时钟是一个64位元的计时器，计数内容是从2000年1月1日0点0分开始所经过的时间，单位是奈秒（ns）。

【感悟】
EtherCAT中提到的分布时钟，同步时钟，就相当于：
两个人（或多个人）拿着手表在一起，先：对点
确保各自的时间，是一致的。
这样，在后续的某个约定的时间，一起做某事，才能确保是同步去做的。
否则就会有时间的误差，就会影响办事。

EtherCAT支持热连接
许多应用都需要在运行过程中改变I/O组态。例如，需求不断变化的加工中心、 装备传感器的刀具系统或智能化的传输 系统、灵活的工件执行机构或可单独关 闭印刷单元的印刷机等。EtherCAT 系统的 协议结构中已经考虑到了这些需求：热 连接功能可以将网络的各个部分连在一起或断开，或“飞速”进行重新组态， 针对不断变化的组态提供灵活的响应能 力。

EtherCAT的高可靠性
选择冗余电缆可以满足快速增长的系统可靠性需求，以保证设备更换时不会导致网络瘫痪。EtherCAT也支持热备份的主站冗余。您可以很经济地增加冗余特性，仅需在主站设备端增加使用一个标准的以太网端口（无需专用网卡或接口），并将单一的电缆从总线型拓扑结构转变为环型拓扑结构即可。

当设备或电缆发生故障时，也仅需一个周期即可 完成切换。因此，即使是针对运动控制要求的应用，电缆出现故障时也不会有任何问题。EtherCAT也支持热备份的主站冗余。由于在环路中断时 EtherCAT从站控制器芯片将立刻自动返回数据帧，一个设备的失败不会导致整个网络的瘫痪。例如，拖链设备可以配置为分支拓扑以防线缆断开。

EtherCAT的安全性：Safety over EtherCAT
EtherCAT有一个加强的协定版本，称为Safety over EtherCAT，可以在同一个网络上进行安全相关的通讯和一般的控制通讯。此安全通讯是以EtherCAT的应用层为基础，不会影响底层的通讯协定。Safety over EtherCAT有通过IEC 61508的认证，符合安全完整性等级（SIL）3的要求。
为了实现EtherCAT 安全数据通讯，我们开放了Safety over EtherCAT 协议，EtherCAT安全通信协议已经在ETG组织内部公开。该协议已经由德国技术监督局（TÜV）鉴定为符合IEC61508 定义的SIL3 等级要求。 设备上实施EtherCAT安全协议必须满足安全目标的需求。相应的产品相关要求也必须考虑进来。
EtherCAT被用作传输安全和非安全数据的单一通道。传输介质被认为是“黑色通道”而不被包括在安全协议中。

EtherCAT过程数据中的安全数据报文包括安全过程数据和所要求的数据备份。这个“容器”在设备的应用层被安全地解析。通信仍然是单一通道的。这符合IEC61784-3附件中的模型A。因此，该安全协议也可通过其它通讯系统、背板或WLAN 传输。传输周期可根据要求缩短，不会影响残留误差率。Safety over EtherCAT 主站和从站之间的安全数据循环交换被称作为由看门狗定时 器监控的连接。一个主站能建立并监控多个不同从站的连接。

上图中的应用示例受益于这种技术。
安全元件在自动化系统中所需要的任意地方都可以使用。系统中可以使用不同规模的本地输入和输出元件。可以根据需求使用安全或非安全总线端子扩展额外的输入和输出。安全逻辑也嵌入到网络当中。这样不用安全扩展的标准 PLC可以继续处理控制任务。安全输入和输出功能需要的本地安全逻辑由智能化的安全总线端子实现。这节约了昂贵的安全PLC所带来的成本，并可以根据当前任务随意裁剪逻辑功能。只有安全EtherCAT主站和所分配的安全从站通过非安全的标准PLC路由。
本协议在安全数据长度，通信介质或波特率方面没有限制。
EtherCAT被用作“黑色通道”，即，通信系统在安全处理中没有任何作用。
协议被鉴定符合IEC61508定义的SIL3等级
提供EtherCAT安全功能的产品已经于2005年就上市了。

EtherCAT的诊断
现场总线系统的实际应用经验表明，有效性和试运行时间关键取决于诊断能力。只有快速而准确地检测出故障，并明确标明其所在位置，才能快速排除故障。因此，在EtherCAT的研发过程中，特别注重强化诊断特征。
网络的诊断能力对于提高网络可靠性和缩短调试时间 — 从而降低总成本 — 来说至关重要。只有快速而准确地检测出故障，并明确标明其所在位置，才能快速排除故 障。因此，在EtherCAT 的研发过程中，特别注重强化诊断功能。
试运行期间，驱动或I/O 端子等节点的实际配置需要与指定的配置进行匹配性检查，拓扑结构也需要与配置相匹配。
由于整合的拓扑识别过程已延伸至各个端子，因此，这种检查不仅可以在系统启动期间进行，也可以在网络自动读取时进行 （配置上载）。
数据传输过程中出现的位故障可以通过评估每台设备上的CRC 校验进行检测——32 位CRC多项式的最小汉明距为4。除断点检测和定位之外，EtherCAT 系统的协议、物理层和拓扑结构还可以对各个传输段分别进行品质监视，与错误计数器关联的自动评估还可以对关键的网络段进行精确定位。此外，对于电磁干扰、连接器 破损或电缆损坏等一些渐变或突变的错误源而言，即便它们尚未过度应变到网络自 恢复能力的范围，也可对其进行检测与定位。

EtherCAT的开放性
EtherCAT 技术不仅完全兼容以太网，而且 在“设计”之初就具备良好的开放性特 征：该协议可以在相同的物理层网络中包容其它基于以太网的服务和协议，通常 可将其性能损失降到最小。对以太网的 设备类型没有限制，设备可通过交换机 端口在EtherCAT 段内进行连接。不会影响 周期时间。带现场总线接口的设备可通过 EtherCAT 现场总线主站端子模块集成到网络中。UDP 协议变体允许设备整合 于任何 插槽接口中。EtherCAT 是一个完全开放的 协议，是公认的正式IEC 规范（IEC 61158，type 12）。

⑨ 如何把ethercat协议嵌入到开发板上

EtherCAT网络从站设备分为简单从站设备和复杂从站设备，简单从站设备位I/O从站，一般回只需要从站接口控答制器提供的资源就可以实现，复杂从站控制器则需要应用程序控制器，应用程序控制器完成网络数据的存取和具体应用程序的执行。