EtherCAT Là Gì? Lịch Sử Phát Triển & Cách Thức Hoạt Động Của EthernetCAT

EtherCAT là gì? Cách thức hoạt động của giao thức truyền thông công nghiệp EtherCAT như thế nào? Là 2 trong số những câu hỏi được người dùng đặt ra khi tìm hiểu & có ý định sử dụng EtherCAT. Mời bạn cùng onfac.net tìm hiểu chi tiết trong nội dung bài viết hôm nay. 

Định nghĩa EtherCAT & Lịch sử phát triển của EtherCAT 

EtherCAT là gì?

EtherCAT (viết tắt của cụm từ Ethernet for Control Automation Technology) là 1 mạng mở Ethernet Master/Slave thời gian thực. EthernetCAT cho phép thiết lập giới hạn hiệu suất theo thời gian thực (realtime) với khả năng xử lý 1000 I/O phân tán trong 30 µs hoặc 100 trục trong 100 µs khi sử dụng cáp sợi quang/cáp xoắn. 

Ngày nay, EtherCAT sử dụng giao thức Ethernet để thực hiện truyền dữ liệu nhanh chóng & đồng bộ giữa các thiết bị trong hệ thống. Ưu điểm nổi bật của EtherCAT là khả năng truyền dữ liệu qua nhiều thiết bị trong 1 chuỗi liên kết duy nhất, từ đó giảm đáng kể chi phí cáp & thời gian lắp đặt.

EtherCAT được đánh giá là 1 công nghệ phổ biến trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp & được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như hệ thống điều khiển máy móc, điều khiển động cơ, robot công nghiệp,… 

Lịch sử phát triển của giao thức truyền thông công nghiệp EtherCAT 

Có thể bạn chưa biết, EtherCAT ban đầu được phát triển bởi Beckhoff Automation – 1 hãng chuyên sản xuất các dòng PLC cho các hệ thống điều khiển thời gian thực & tự động hóa công nghiệp. 

EtherCAT được phát triển dựa trên phiên bản Fieldbus có tên là LightBus vào cuối những năm 1980, để giải quyết vấn đề về băng thông của các giao diện khác. 

Năm 2003, Beckhoff Automation đã chính thức giới thiệu EthernetCAT với thế giới. Sau đó vào năm 2004, thương hiệu này đã trao quyền cho EtherCAT Technology Group (ETG) – tổ chức chịu trách nhiệm quảng bá tiêu chuẩn này. ETG có 1 nhà phát triển & nhóm người dùng rất tích cực. Ngày nay, EtherCAT được tiêu chuẩn hóa theo IEC 61158. 

Cách thức hoạt động của giao thức truyền thông công nghiệp EtherCAT 

EtherCAT sử dụng cùng 1 lớp liên kết vật lý & dữ liệu của Ethernet, bao gồm:

• Lớp vật lý – tập hợp của các thiết bị phần cứng có vai trò truyền tải dữ liệu quan trọng 
• Lớp liên kết dữ liệu – mã hóa dữ liệu thành các gói. Các lớp mạng & lớp truyền tải sẽ bị EtherCAT loại bỏ hoàn toàn, nhằm đảm bảo sự chính xác trong chu kỳ thời gian 

Cách thức hoạt động của giao thức truyền thông EtherCAT như sau:

Chuỗi liên kết 

Các thiết bị EtherCAT được kết nối thành 1 chuỗi liên kết vật lý thông qua cáp Ethernet. Mỗi thiết bị Salve trong chuỗi nhận dữ liệu từ thiết bị trước đó & chuyển tiếp dữ liệu đến thiết bị kế tiếp trong chuỗi. Cho phép truyền dữ liệu qua các thiết bị 1 cách nhanh chóng & hiệu quả. 

Frame EtherCAT 

Dữ liệu trong mạng EtherCAT sẽ được gói gọn trong các frame EtherCAT. Mỗi frame chứa các trường dữ liệu (tiêu đề frame, dữ liệu điều khiển & kiểm soát, dữ liệu I/O,…).

EtherCAT Master

EtherCAT Master là thiết bị có khả năng điều khiển toàn bộ mạng EtherCAT, tạo ra các frame EtherCAT & gửi xuống chuỗi liên kết thiết bị. Bên cạnh đó, EtherCAT Master còn có khả năng thu thập dữ liệu từ thiết bị Salve & điều khiển chúng theo yêu cầu. 

EtherCAT Slave 

Thiết bị EtherCAT Slave là thiết bị trong mạng EtherCAT, ví dụ như cảm biến, động cơ, bộ điều khiển hay bất kỳ thiết bị nào khác. Mỗi Slave được gắn với 1 địa chỉ duy nhất & có khả năng truyền – nhận dữ liệu trong các frame EtherCAT. 

Truyền dữ liệu thời gian thực 

Dữ liệu trong mạng EtherCAT Master được truyền qua các frame EtherCAT theo thời gian thực. Master gửi frame xuống chuỗi liên kết & các Slave nhận -xử lý frame theo thời gian đồng bộ. Đảm bảo tính đồng bộ cao & độ trễ thấp trong suốt quá trình truyền thông & kiểm soát. 

Kiểm soát & Đồng bộ 

EtherCAT Master kiểm soát toàn bộ quá trình truyền thông & đồng bộ hóa dữ liệu trong mạng dựa trên việc gửi lệnh & yêu cầu đến EtherCAT Slave phản hồi theo yêu cầu. Cho phép Master kiểm soát & tương tác với thiết bị Slave theo yêu cầu của ứng dụng. 

Lý do tại sao EtherCAT lại có vai trò quan trọng? 

Ngày nay, EtherCAT có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp tự động hóa lý do là vì sở hữu độ chính xác về thời gian. Quá trình khởi động hay tắt nguồn hệ thống máy móc công nghiệp đòi hỏi khắt khe về độ chính xác trong thời gian, thao tác với độ trễ ở mức thấp nhất. Và EtherCAT chính là giao thức truyền thông công nghiệp cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng & đồng bộ giữa các thiết bị trong hệ thống. 

Những ưu điểm nổi bật của EtherCAT phải kể đến như: 

• Độ chính xác về thời gian cao, độ trễ chỉ trong khoảng 1ns
• Cấu trúc liên kết linh hoạt: EtherCAT có thể được thiết lập theo vòng, theo cây, theo sao không giới hạn 
• Hiệu suất cao: Cấu trúc của giao thức truyền thông EtherCAT với tốc độ lên đến 200 Mbps 
• Thao tác dễ dàng: EtherCAT Master có khả năng tự động gán địa chỉ & gửi thông báo đồng bộ thời gian đến từng thiết bị trong hệ thống mạng 
• Cấu hình đơn giản: Giao thức truyền thông công nghiệp EtherCAT không sử dụng địa chỉ IP/ địa chỉ MAC để hoạt động 
• Khả năng mở rộng mạng gần như là vô hạn 
• …

>>> Xem thêm: USB Wifi Là Gì? Cấu Tạo Và Các Loại USB Wifi Thông Dụng Hiện Nay

Như vậy, trong nội dung bài viết trên onfac.net đã giải đáp EtherCAT là gì? Cách thức hoạt động của giao thức truyền thông công nghiệp EtherCAT. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp quý bạn đọc có thêm kiến thức hữu ích về EtherCAT. Nếu có bất kỳ thắc mắc hay câu hỏi liên quan, hãy gọi ngay đến số hotline để được hỗ trợ giải đáp chi tiết.

ONFAC - Chuyên cung cấp - ATSCADA - ATBOX - TOUCH PC - ATGATEWAY - SMART IO - MÀN HÌNH HMI...Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.