EtherCAT全网络Init的问题分析

现场设备偶尔出现生产过程中EtherCAT网络全部Init的情况，需要掉电重启或者重新激活配置才能恢复。如何诊断是哪个从站导致了网络崩溃，会是哪些原因呢？本文描述了：

EtherCAT主站自动退回Init的原因以及参数设置查看从站连接丢失次数从站丢失连接的可能原因

关键词EtherCAT，主站Init，连续丢帧，网络中断

历史版本本文参考了现有技术文档“EtherCAT连续丢帧引起网络中断问题排查方法.docx”，并将部分内容添加到了正文，以使用户尽可能读一篇文档了解足够的信息。文中所述方法听取了ETG技术专家的指导，在此整理发布供用户工程师收藏转发。最新版本请到倍福虚拟学院“EtherCAT诊断案例”中查找：https://tr.beckhoff.com.cn/course/view.php?id=40#section-4。

正文1 EtherCAT主站退回Init的原因 在TwinCAT设置中，只有一种可能性主站会自己进入Init——发出去的数据包，连续10次无法返回。根据TwinCAT主站的默认配置，主站就会进入Init并且不再尝试重新进入OP，需要重启或者激活配置才能重新OP。如果是这个原因，通常在TwinCAT的Log中可以看到提示丢包10次的信息。1.1 主站的ReInit设置

注意：这个设置是为了保证安全，因为在发出的数据包无法返回的情况下，其实主站已经无法无法确定输出给所有从站的数据是否真正被接受，也无法接收任何从站送来的数据。这种时候更加安全的做法是自己进入Init，等待人工干预，排查故障后再重新启动。仅当为了排查故障，才取消主站ReInit的选项。这样即使数据包收不回来，主站还会继续维持OP状态，继续发数据包。但是这样有潜在风险，所以正常生产时不建议这样设置。顺便说一句，某些第三方主站不会报这个错误，不一定是它的主站更稳定，有可能是它们没有做这个保护功能。

1.2 从站的ReInit设置假如是个别从站发生闪断，以致数据包无法返回，后面主站继续发数据包的时候，这个从站又重新连接上了，那么它是否恢复通讯取决于从站的ReInit设置：

默认也是勾选中的。如果取消，那么即使主站再发数据来这个从站就不会恢复。这样当然可以立即查出来此前是哪个从站导致丢包。为了使系统更强壮，克服短暂的（比如小于10次）的闪断仍能恢复工作，通常这个地方推荐默认配置，即故障点恢复后重新初始化自动进入OP通讯。

2 如何查看哪个从站曾经连接中断 有两个办法可以查看哪个从站曾经中断连接：一个是在EtherCAT Online界面，一个是用PLC程序读从站的Register。

2.1 在EtherCAT Online界面显示Slave连接丢失次数EtherCAT从站都能自行记录每个端口的连接丢失次数。在主站的Online View中，把0310‘Link Lost A/B’选中。因为伺服、步进或者EL模块，都只有AB口。0310的低字节表示Port A即入口的连接丢失次数，高字表示PortB即出口的次数。

然后在Online页面可以看到Reg:0310的值：

上图中地址1008 Term9(EK1100)的Reg:0310的当前值为5，这是因为测试时5次拔插网线。另外有几点需要注意：(1)拔网线只影响后面的从站Port A如果拔掉一个EK1100的入口网线，只有EK1100本身的0310低字节才加1，而后面的EL模块显示正常；如果拔掉与之相连的EK1110的网线，仍然显示为EK1100的0310低字节才加1，而被拔网线EK1110却显示正常。

(2)从站的Reg字仅在掉电时清零在CX5130+TC3的平台上测试，结果显示EK1100从站掉电重启并不会导至该值增加，因为每次掉电这个值都会清零。而TC3主站重启或者TC3开发环境关闭再打开，Reg：0310值不变。

(3)诊断数据可导出.csv文件虽然直接截图也可以分析，但是如果从站数量较多，就需要多次截屏。EtherCAT Online界面提供导出功能。在上图的右键菜单选择Export List，可以导出诊断信息至.csv文件。在Excel中打开.csv文件，然后在Excel主菜单“数据”下选择“分列”，设置以“分号”为分隔符，然后就可以看到每一列的数据：

2.2用FB_EcPhysicalReadCmd读取如果现场没有工程师用电脑查看EtherCATOnline界面，可以编写PLC程序调用功能块FB_EcPhysicalReadCmd来读取从站的Register，例如：

因为注册字不能配置到ProcessData，所以只能用FB来读。不要每个周期去读，这样会耗费太多CPU和EtherCAT资源，建议在WcState为Invalid的时候去触发读的指令。如果从站数量超过较多，最好分组来读。

2.3 看从站的Run灯有数据通讯的从站，连接灯和运行灯都会亮。而没有数据通讯的从站，Run灯是不亮的。但是这个方法在现场如果电柜分散就很难一个一个查看。并且，如果主站在10次丢包后停止通讯，或者有问题的从站在10次以内就恢复了通讯，那么人工就几乎看不到指示灯的变化了。如果设置了主/从站都不自动ReInit，那有问题的从站指示灯就会和其它正常的从站不同。3 为什么EtherCAT连接会丢失 可能的原因有：EMC干扰、网线质量问题、网口虚接、网络接口松动、滑环接触不良、从站模块自身损坏等多种原因。最常见的是网线质量和网口连接问题，先要排查这两个问题。3.1 网线质量如果是预制网线，通常是机器批量制作的，压线质量会更加稳定。如果是手工制作，剪线压线的预留长度、用力、屏蔽层和金属片接触是否牢靠，这些都有变数。可以试着打开几个接头再检视。3.2 网口连接可以试着用手轻摇某个从站的网线，同时监视EtherCAT Online，看Lost Frame是否有增加。如果有增加，说明机器生产过程中的振动有可能引起丢包。如果定位到是这个节点发生故障，那就要检查RJ45接头、RJ45网口是否松动、损坏、锈蚀等，条件允许的话，最简单的当然是更换组件。

END

EtherCAT全网络Init的问题分析

http://bbs.plcjs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=496904&fromuid=17

(出处: PLC论坛-全力打造可编程控制器专业技术论坛)

认识EtherCAT及其耦合器EK1100

今天这篇文章，我们来介绍下EtherCAT技术，并简单介绍下倍福(Beckhoff)的EtherCAT耦合器EK1100。

本文包括如下两个主题：

什么是EtherCAT？EtherCAT耦合器EK1100

1、什么是EtherCAT

EtherCAT是德国倍福公司推出的一种实时以太网技术，它的全称是"Ethernet for Control Automation Technology"，翻译为"基于以太网的自动化控制技术"。EtherCAT首次于2003年在德国的汉诺威工业博览会上亮相，并与2007年成为IEC61158公布的第12种现场总线标准。

EtherCAT具有如下一些特点：

性能优异：12us内可处理256个数字量输入/输出；30us内可处理1000个数字量输入/输出；50us内可处理200个模拟量输入/输出(16位)；100us内可处理100个伺服轴；拓扑结构灵活：支持总线型、星型、树型拓扑结构。通过使用EtherCAT耦合器，可以构建分布式系统；采用主-从通信架构，一个主站最多支持65,535个从站；大容量的地址空间：网络范围的过程映像区大小为4GB；从站过程映像区的范围为2bit至64KB；高可靠性/支持冗余：通过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)，使用一条网线将原来的总线型拓扑结构转变为环型拓扑结构即可。如下图所示：

当从站或电缆发生故障时，冗余系统可在一个周期内完成切换。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，一个设备的故障不会导致整个网络的瘫痪。

精准的同步时钟：EtherCAT的分布式从站的时钟会周期性地与参考时钟同步而消除误差，各从站的时间误差小于1us；精准的时钟同步能保证系统的时钟抖动小于1us，从而胜任多个运动轴同步协调的高性能运控控制的要求；支持安全协议：EtherCAT安全协议已经由德国技术监督局(TÜV)评估为满足IEC61508定义的SIL3等级的安全设备之间传输过程数据的通信协议。安全协议的数据和标准数据可以在同一介质上传输；开放性：EtherCAT与以太网完全兼容，可以通过交换机/路由器运行；支持互联网技术(Web服务器/FTP等)；EtherCAT协议完全公开，并成立了非盈利性组织——EtherCAT技术协会，用于协议的推广及更新；低额授权费：EtherCAT主站的授权是免费的，从站的授权采用了CAN的授权模式——将低额的授权费用加到EtherCAT从站控制器(ESC)芯片中。因此，设备制造商、最终用户、系统集成商、工具生产商等无需再付授权费用；支持诊断功能：支持断线检测和故障定位检测，并可以对网络传输质量进行监控；

2、EtherCAT耦合器EK1100

倍福的EtherCAT耦合器很多，EK1100是其中的一款。EtherCAT耦合器的作用是将从站的模块连接到EtherCAT网络中，相当于西门子分布式系统的接口模块。

EK1100的外观如下图所示：

EK1100有两个RJ45网络接口(最左边）：上面的RJ45接口是EtherCAT信号输入接口，其功能是将EK100接入到EtherCAT网络中；下面的RJ45接口是EtherCAT信号输出接口，可连接其它EtherCAT从站。

EK1100可连接E系列(ELxx)端子模块而构成一个分布式从站，最多支持65534个端子模块；

好了，关于EtherCAT技术及其耦合器BK1100就先介绍到这里。

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