EtherCAT作为一个“年轻”的通讯协议，以其高性能、布线简易与开放性使得其在工业通讯领域占领了一席之地，下面就简单介绍一下EtherCAT。

1、什么是EtherCAT

EtherCAT（用于控制自动化技术的以太网）是Beckhoff在2003年开发的实时以太网网络。开放标准现在由EtherCAT技术组（ETG）管理，其中TRINAMIC Motion Control是其成员之一。Beckhoff的原始代码保持不变，允许设备使用主/从原理相互通信 - 允许快速和动态的通信结构。由于数据使用与以太网相同的格式，因此可以直接连接到以太网。不需要特定的路由器或交换机。

2、EtherCAT发展

以太网技术作为垄断办公领域的通信技术，以其通用性好、低成本、高效率、高可靠性和稳定性在日常信息生活与各种商业邻域有很大的发展，既然有这么多优点，但在自动化领域的运用却有一个致命的缺点，那就是实时性无法保证。自动化控制中，设备之间通信往往数据量不大，只是一些开关量或者一些寄存器值的读写，但往往对于数据的延时要求很高，比如读取一个转动着的伺服的当前位置，如果延时过高，就导致读取的数据往往与当前位置偏差较大。由于以太网采用CSMA/CD的介质访问控制机制，导致其构建实时控制网络上比较困难。

而EtherCAT基于标准的以太网物理层，为了获得更高的实时性，在数据链路层上进行改造。使其控制100个轴的实时特性可以小于100us，同步精度可以小于10ns。

3、EtherCAT总线拓扑

EtherCAT可以支持线形、树形、环形和星形等所有设备连接拓扑结构，物理介质可以选100Base-TX标准以太网电缆或光缆。使用100Base-TX电缆时站间间距可以达到100m。整个网络最多可以连接65535个设备。使用快速以太网全双工通信技术构成主从式的环形结构。

4、EtherCAT数据交互方式—On The Fly

EtherCAT传输机制被称为“On The Fly”，假如将EtherCAT报文想象成一列火车，每个带有从站地址的车厢对应需要与主站交互数据的从站的子报文，读/写从站数据，那么就有一个对应数据地址的座位。火车从主站出发，依次在沿路所有站点（从站）停靠，如果没有自己设备地址的车厢（子报文），则将火车发往下一站点，如果有自己的车厢，等该车厢上下旅客（数据）完成后，将火车发往下一站点，到达终点站后，再返回始发站，返回过程中不再交互数据。

EtherCAT从站设备至少有两个以太网接口，数据从一个网口转发到另外一个网口。

5、EtherCAT特性

5.1、数据高速交互：EtherCAT协议处理完全在硬件中进行, 协议ASIC可灵活组态,使得工作效率大大提高。1000个分布式I/O数据的刷新周期仅为30μs，其中包括端子循环时间。与100个伺服轴的通讯只需100μs。在此期间，可以向所有轴提供设置值和控制数据，并报告它们的实际位置和状态。

5.2、分布式时钟（实时特性）：精确同步在广泛要求同时动作的分布过程中显得尤为重要，如几个伺服轴在执行同时联动任务时

5.3、热连接：许多应用都需要在运行过程中改变I/O组态。例如，具备变更特性的处理中心、装备传感器的工具系统、智能化的传输设备、灵活的工件执行器以及可单独关闭印刷单元的印刷机等。EtherCAT系统考虑到了这些需求：“热连接”功能可以将网络的各个部分连在一起或断开，或“动态”进行重新组态，从而针对变化的组态提供了灵活的响应能力。

5.4、可选的电缆冗余性可满足日益增长的对提高系统可用性的需求，这样无需关闭网络就可以更换设备。EtherCAT还支持带热待机功能的冗余主站。由于EtherCAT从站控制器在遇到中断时立即将帧自动返回，设备故障不会导致整个网络关闭。例如，可将电缆保护拖链特别配置为短棒的形式以防备断线。

5.5、开放性：EtherCAT技术不仅与以太网完全兼容，而且还有特别的设计开放性特点：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交换机端子连接至一个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是一个完全开放式协议，它已被认定为一个正式IEC规范（IEC/PAS62407）。