EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

一、EtherCAT环网冗余介绍

EtherCAT环网冗余技术是通过环形网络拓扑结构,有效提升工业控制系统可靠性的通信解决方案。当主站开启冗余模式,若从站物理链路断开或节点发生故障,可确保其他从站设备的通信不受影响,维持系统持续运行。正常冗余模式下,将总线上从站的首尾两端分别连接到主站设备后,数据仅沿一个方向传输。当网络出现中断时,数据流会立即在中断点两侧反向传输,形成一个更小但仍然完整的线性网络,确保未故障从站的通信不受影响。

二、冗余模式通信对比示例

正常通信

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

线性结构拓扑图正常通信(冗余)

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

环形冗余结构示意图异常通信(冗余)

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

三、冗余功能实现要求

1.支持冗余的EtherCAT从站控制器(ESC):从站设备中的ESC必须支持环网冗余功能,这通常要求其具备两个或以上独立的以太网端口,以及内置的端口交换逻辑或回环控制逻辑。方芯的ESC芯片(FCE1100、FCE1353系列等)都原生满足上述要求。

2.支持冗余的EtherCAT主站:主站软件必须能够配置和管理冗余环网,需具有两个及以上网卡通信模块。

3.正确的物理连接:严格依照环形拓扑结构进行布线,将第一台从站的逻辑IN端口与最后一台从站的末端逻辑OUT端口,分别连接到主站的两个端口。

注:FCE1353是一款Pin to Pin对标Microchip LAN9253/9252的3端口EtherCAT从站设备控制器芯片(ESC)。该芯片集成双以太网电流型PHY,具备抗干扰能力强、信号完整性高和稳定性好的优点,且提供全双工100BASE-TX支持及HP Auto-MDIX功能,配备8K字节双端口存储器(DPRAM)、8个SyncManager、8个现场总线存储器管理单元(FMMU)和一个64位分布式时钟。同时,该芯片集成LAN9252及后续版本的新增功能,支持多个过程数据接口(SPI/SQI、HBI),可满足客户对周期时间、集成度和系统级成本的要求,广泛应用于电机控制、多节点自动化系统及嵌入式通信领域。

FCE1100是一款管脚Pin to Pin对标BECKHOFF ET1100的EtherCAT从站控制器ASCI芯片,配备4个数据收发端口、8个FMMU单元与8个SM通道,拥有4KB控制寄存器及8KB过程数据存储器,支持64位分布时钟功能。它可直接作为32位数字量输入/输出站点使用,或通过外部微处理器控制以构建复杂从站设备。主要应用于总线型伺服、步进系统、I/O模块及EtherCAT交换机方案。

四、EtherCAT环网冗余搭建示例

本次搭建以TwinCAT 3作为主站,主站版本3.1.4024.66,从站使用方芯半导体背板方案,充分利用其在工业自动化领域高速、高精度的通信优势,具体步骤如下:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

1.将网卡#1连接到第一台从站设备,正常扫描拓扑。

从站设备处于正常OP状态。

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

拓扑结构如下所示:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

2.随机断开一台从站模拟设备故障,故障设备后级的所有从站通信均中断,如下图所示:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

3.恢复故障设备连接,所有从站通信恢复正常。

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

此时,将主站的第二个端口连接到最后一台从站的OUT口,从站状态如下:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

5.按下图所示启用主站第二端口:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

6.点击左上角“Reload Devices”,刷新从站状态。

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

从站状态恢复至OP状态。

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

拓扑结构显示环网搭建完成:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

7.随机断开一台从站模拟设备故障,故障设备未影响其他从站正常通信:

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

8.恢复故障设备连接,所有从站恢复正常通信。

EtherCAT环网冗余技术:FCE1100、FCE1353芯片助力工业控制系统可靠性升级

五、总结

EtherCAT环网冗余是一种高效且经济的解决方案,它通过简单的物理环形布线,结合智能的从站和主站功能,实现了毫秒级的故障恢复能力。EtherCAT技术,作为工业自动化系统的关键基石,因其高速通信、低延迟、高精度和高可靠性等特点,在汽车制造、半导体生产线、包装机械等对连续运行要求极高的领域,得到广泛应用。

本网站有部分内容均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除,不承担任何侵权责任。转转请注明出处:https://news.qqxiaoniao.com/18508.html

(0)
上一篇 2025年12月23日 下午4:04
下一篇 2026年1月6日 下午3:10

相关推荐

  • 芯片ETF资金持续流入,长鑫科技或成为存储上行周期的核心焦点

    近期,随着AI数据中心建设热潮席卷全球,存储芯片市场供需格局发生显著变化,一轮明确的“超级周期”正强势启动。其最直接的信号是价格的飙升:据媒体报道,三星电子本月已将部分内存芯片价格较9月份上调高达60%,另有分析师预测,三星可能在今年第四季度将合同价格上调40%至50%。 价格飙升的背后,是供给难以匹配爆发性需求的现实困境。半导体分销商Fusion Worl…

    2025年11月24日
  • 芯展速闪耀腾讯OpenCloud OS生态大会,斩获“优秀生态伙伴”殊荣

    12月6日,芯展速受邀参加腾讯OpenCloud OS生态大会。超百家互联网、存储主流厂商及高校、技术协会代表出席本次大会。 芯展速荣获由OpenCloud社区评选的“优秀生态伙伴”奖项,将大幅提升芯展速在技术和生态路径的影响力。 芯展速产品技术总监李蓁受邀参加本次大会并领奖。

    2025年12月6日
  • 欧姆龙血压计哪款好

    欧姆龙血压计哪款好?挑选最适合你的血压计 随着健康意识的提高,血压计成为了越来越多家庭必备的医疗设备。在众多品牌和型号中,欧姆龙血压计因其准确性和稳定性备受消费者青睐。那么,面对市场上琳琅满目的欧姆龙血压计产品,究竟哪款更适合你呢? 一、欧姆龙血压计的特点 欧姆龙血压计以其精准测量、易于操作、功能丰富等特点在市场上占有重要地位。其产品经过严格的质量控制和医学…

    2024年4月5日
  • 请问敷尔佳面膜成本10元?

    敷尔佳面膜成本10元?深度剖析面膜市场的成本与定价策略 近年来,随着护肤市场的日益繁荣,面膜作为日常护肤的重要品类,受到了广大消费者的青睐。其中,敷尔佳面膜在市场上备受瞩目,不少消费者对其成本与定价产生了浓厚的兴趣。那么,敷尔佳面膜的成本真的是10元吗? 首先,我们要明确的是,面膜的成本并非仅由面膜布和精华液构成。实际上,面膜的研发、生产、包装、运输、营销等…

    2024年3月22日
  • 存储巨头提价,供需裂口持续扩大,长鑫科技有望成为市场“稳定器”

    近期,全球DRAM市场持续呈现价格上涨态势。在韩国市场,单条DDR5内存价格已突破500美元大关,入门级套装价格更是屡创新高。这一轮“涨价潮”同步传导至消费电子领域。行业分析预测,到2026年,智能手机物料清单(BOM)成本将因此上涨25%,终端市场面临显著压力。人工智能应用的爆发性增长是推动这一趋势的核心因素。AI服务器对高带宽内存的需求远超传统服务器,其…

    5天前