作者：Thomas Rettig，德國倍福自動化有效公司資深 EtherCAT 產(chǎn)品經(jīng)理
隨著 EtherCAT P 的推出，倍福進一步完善了其業(yè)已成為全球標準的 EtherCAT 技術(shù)。EtherCAT P 將超高速 EtherCAT 通訊與用于系統(tǒng)和外圍設(shè)備的 24 V 電整合在一起 — 也可以選擇另配電源。這表示單電纜自動化（OCA）現(xiàn)在也可以在現(xiàn)場層實施，使得機器或其它設(shè)備可以采用即插即用的方式連接從 24 V 的傳感器到 600 V 的驅(qū)動器，無需控制柜。
EtherCAT P 將用于 EtherCAT P 從站及所連接的傳感器和執(zhí)行器的 24 V DC 電源整合在一根 4 芯標準以太網(wǎng)電纜中。US（系統(tǒng)和傳感器電源）和 Up（執(zhí)行器P（執(zhí)行器外圍電壓）相互電氣隔離，并可分別為所連接的組件提供最大 3 A 的電流。
EtherCAT P — 適用于傳感器、執(zhí)行器及測量技術(shù)組件的理想總線
有了 EtherCAT P，US和 UP電流直接饋入 100 Mbit/s 電纜的導(dǎo)線中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)非常經(jīng)濟且緊湊的連接。這使得 EtherCAT P 總線非常適合用于傳感器、執(zhí)行器及測量技術(shù)組件，具有能夠?qū)⑿⌒?I/O 站接入到端子盒以及可以連接分布式 I/O 組件的優(yōu)點。倍福為 EtherCAT P 開發(fā)了一款專用的 M8 連接器，其機械編碼可以防止它與標準 EtherCAT 從站的連接器混淆。
雙電纜連接：EtherCAT 和供電
雙電纜連接：EtherCAT 和供電 電纜解決方案：EtherCAT P
EtherCAT P（右）在一根 4 芯標準以太網(wǎng)電纜中將強大的 EtherCAT 通訊與之前單獨的供電系統(tǒng)整合于一體
若要連接組件和更高的電壓和/或電流，需要一個完整的設(shè)計時已涵蓋所有應(yīng)用需求的 EtherCAT P 連接器系列，最大可支持 400 V AC 或 600 V DC 直到 64 A 級的驅(qū)動器。因此，新的連接器可以輕松連接所有現(xiàn)場層組件。對于 I/O 應(yīng)用，有防護等級為 IP 20 和 IP 67 的接口可提供。系統(tǒng)也非常適合用于交流和直流電機、執(zhí)行器、閥島及傳感器，如接近開關(guān)、光柵或旋轉(zhuǎn)編碼器。對于視覺應(yīng)用，可以連接攝像頭、條形碼掃描儀和 3D 掃描儀。
EtherCAT P 簡化了系統(tǒng)布線工作
EtherCAT P 的基本想法是通過減少自動化組件及設(shè)備的連接器數(shù)量簡化系統(tǒng)布線工作。可以很好地滿足個性化電源需求并具有高度可擴展性的單電纜解決方案能夠安置在整個現(xiàn)場層。對于 24 V 應(yīng)用，可以使用一根標準的以太網(wǎng)電纜。而對于較高的電壓和電流，可以將 EtherCAT P 集成在各自的電源電纜中。倍福可為這些應(yīng)用提供各種電纜和連接器。
由于無需使用單獨的電源電纜，這顯著降低了材料和裝配成本，減少了安裝時出錯的可能性。同時，它也最大限度地減少了電纜線路、控制柜中以及機器本身的空間要求。其它優(yōu)點包括體積更小、更清楚布置的電纜運行以及更小巧的傳感器和執(zhí)行器。這讓機器制造商在設(shè)計上有更多選擇，同時通過方便、需要工具輔助的系統(tǒng)布局降低硬件和系統(tǒng)成本。
EtherCAT P 為整個現(xiàn)場層提供了一個高效的單電纜解決方案
給設(shè)備直接供電，拓撲結(jié)構(gòu)靈活
EtherCAT P 的拓撲結(jié)構(gòu)與工程師們非常熟悉的 EtherCAT 的拓撲結(jié)構(gòu)完全一樣，在選擇上也一樣很靈活。線型、樹型和星型拓撲結(jié)構(gòu)可以自由組合，以實現(xiàn)最經(jīng)濟高效的系統(tǒng)布局。與傳統(tǒng)的 Power over Ethernet（PoE）不同，EtherCAT-P 用戶也可以通過一臺饋電設(shè)備級聯(lián)。EtherCAT P 設(shè)備的級聯(lián)僅受電壓跌落限制，但這可以通過添加饋電點的方式彌補。
對于構(gòu)建定制的 EtherCAT P 拓撲結(jié)構(gòu)，我們已經(jīng)可以提供多款防護等級為 IP 20 和 IP 67 的基礎(chǔ)組件及 I/O 組件。由于采用 EtherCAT P 后，可以橋接 50 米甚至更遠的距離，因此可以輕松鏈接范圍更寬泛的分布式機器模塊。也可以從 EtherCAT 無縫轉(zhuǎn)換到 EtherCAT P 網(wǎng)絡(luò)。相反，EtherCAT P 網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)和外設(shè)電壓可以使用一個簡單的適配器阻斷，以便用它們自己的電源運行 EtherCAT 設(shè)備。
在設(shè)計或規(guī)劃一臺機器時，可以使用一個專用的 TwinCAT 設(shè)計工具配置單個用戶及電纜長度。由于系統(tǒng)知道所有用戶數(shù)據(jù)，它也可以長期計算單臺設(shè)備的功耗。例如，如果由于邏輯上的原因，2 個執(zhí)行器永遠不會在同一時間切換，則它們也永遠不需要在同一時間內(nèi)全功率。這樣可以進一步節(jié)省所需的饋電和電源模塊。
隨著大量防護等級為 IP 20 和 IP 67 的 EtherCAT P 組件已經(jīng)可以供貨，用戶能夠以最佳可能的方式為其應(yīng)用實施網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)
針對現(xiàn)場級的單電纜自動化
EtherCAT P 開發(fā)用于實現(xiàn)現(xiàn)場級的單電纜自動化。由于它簡化了系統(tǒng)布線工作，機器設(shè)計不再那么復(fù)雜，從而顯著降低了工程和生產(chǎn)成本。自動化組件、分布式端子盒，甚至各個機器模塊和機器人都通過一根電纜供電及傳輸控制信號。過去無可避免要使用的大型控制柜的尺寸可以大大減少甚至無需再使用。因此，模塊化的機器和系統(tǒng)方案現(xiàn)在也可以用更低的裝配和啟動成本實施，減少了占地面積，同時提高了靈活性。
可插拔的自動化未來可以帶來更高的效率。隨著針對各種功率要求的 EtherCAT P 連接器成為標準，24 V 及更高功率等級的工業(yè)連接器排插不再遙不可及，而是一個可行的解決方案。機器設(shè)計師可以非常靈活地以較低成本在一臺機器內(nèi)分配這些排插，或更具具體的應(yīng)用需求安裝。采用這樣一個即插即用設(shè)計，只需要插入一根匹配的 EtherCAT 電纜即可輕松連接所有所需的傳感器和執(zhí)行器，以及分布式端子盒和標準機器模塊。
由于 EtherCAT P 布線適用于各種性能等級的自動化組件，單電纜自動化為模塊化設(shè)備和機器設(shè)計提供了最佳基礎(chǔ)
EtherCAT P：技術(shù)亮點和優(yōu)勢
EtherCAT 是由倍福開發(fā)的一種開放式以太網(wǎng)技術(shù)，自 2007 年起成為國際 IEC 及 SEMI 標準。近期推出先進并已經(jīng)由 EtherCAT 技術(shù)協(xié)會（ETG）以成熟的方式發(fā)布的 EtherCAT P 技術(shù)與傳統(tǒng)的 EtherCAT 完全兼容。因此，EtherCAT 的出色性能，如直達傳感器或執(zhí)行器的 100 Mbit/s 全雙工通訊、實時數(shù)據(jù)處理、與分布式時鐘的高精度同步以及低于 100 ms 的周期時間，將繼續(xù)可無限制使用。其它 EtherCAT P 特有的優(yōu)點包括：
– 通過一根 4 芯電纜實現(xiàn) EtherCAT 通訊及每臺設(shè)備獲得 2 組獨立的 24 V 電，每組最大提供 3 A 的電流
– 給所連接的設(shè)備供電
– 從 24 V 到 600 V 的可擴展的連接器系列，最大電流 64 A
– 由于具有級聯(lián)能力，在拓撲結(jié)構(gòu)選擇上具有很大的靈活性
– 以低連接成本實現(xiàn)出色的 EtherCAT 性能
– 降低硬件和安裝成本
– 減少接線出錯可能，降低布線成本
– 優(yōu)化電纜線路、控制柜及機器的空間利用率
– 無需使用單獨的電源電纜，從而可以使用體積更小的傳感器和執(zhí)行器