强大的EtherCAT网络分析、监控和仿真工具

 

 

在现代工业自动化领域，EtherCAT网络已经成为了一种重要的通信协议，占有较大的市场份额，通信方式决定了其具有高速与高效率的特点，也因此广泛应用于机器人控制、运动控制等领域。但是EtherCAT也有其限制：硬实时的硬件需求、特定的主站控制器和从站设备。这也就导致针对EtherCAT网络的分析、监控以及必要的仿真手段是一个难点。

 

本文将介绍两款由德国acontis公司开发并由中国的盟通科技（Motrotech）全权代理的产品，名为EC-Inspector和EC-Simulator，它们分别提供了强大的EtherCAT网络分析、监控和仿真功能。

 

 

acontis公司是一家在实时以太网和现场总线技术领域具有丰富经验的公司，其明星产品是EC-Master（EtherCAT主站协议栈）。而盟通科技（Motrotech）是acontis在中国的全权代理和合作伙伴，致力于为国内客户提供高效的产品和服务。

 

#1 

EC-Inspector：
强大的EtherCAT网络分析和监控工具

 

EC-Inspector是一款独立于主站的Windows应用程序，可以与许多制造商的EtherCAT主站兼容。它通过在主站后插入TAP(测试接入点)设备来分析主站和EtherCAT从站之间的完整数据流量。这种设计使得EC-Inspector能够记录和评估传出帧(主站→从站)和传入帧(主站←从站)，从而实现对EtherCAT网络的全面监控。

 

EC-Inspector无需干预网络、控制器、EtherCAT主站软件或配置，适用于新安装(绿地)、现有系统和机器(棕地)。原始数据根据来自EtherCAT网络信息文件的描述与相应的符号变量(输入和输出)相关联进行解码。除了监控过程数据外，EC-Inspector还可用于分析EtherCAT网络上的通信故障。

EC-Inspector软件页面

 

在系统架构方面，必须在现有的EtherCAT网络中插入测试接入点(TAP)来捕获 EtherCAT帧。既可以将 TAP 放置在主站和第一个从站之间，也可以安装在任意两个从站设备之间。然而，只有当 TAP 紧接着主站安装时才能完全分析所有输入和输出数据，因为一些数据 (LRW 命令) 会被下游从站的后续输入数据覆盖。所选的 TAP 设备，例如 Dualcomm ETAP-1000，应具有较小的传播延迟，以最大限度地减少对整个网络时序的影响。

EC-Inspector测试原理演示

 

EC-Inspector 记录的数据通信的一部分包含关网络传输质量的信息。EC-Inspector 根据这些信息进行处理，并以图形方式显示结果。例如，可以通过从站和端口特定的错误计数器 (损坏的电缆或故障的插头连接) 确定可能错误的位置和原因。在拓扑视图中，这由相应的符号指示。此外，每次发生新错误时也会报告并记录。

EC-Inspector图形报错

 

EC-Inspector 可以监控实时数据并将完整流量保存到 PCAP 文件中 (同时进行)。该文件也可以使用 EC-Inspector 加载和评估，以逐周期分析过程数据和错误。此功能提供了简单快速的通信故障检测，以及所有输入和输出数据的符号关联。也可以调查 Wireshark 记录的 PCAP 文件。

 

EC-Inspector的主要功能包括分析和解码 EtherCAT 协议，利用 EtherCAT 网络信息 (ENI) 文件，监控过程数据变量，包括触发条件，监控从站状态，监控从站错误计数器 (ESC 寄存器 0x300 至 0x313)，网络拓扑的图形视图，处理先前捕获并保存的原始网络流量 (Wireshark 文件)，拍摄快照并保存到文件。

 

#2

EC-Simulator：
功能强大的实时EtherCAT网络仿真软件

 

接下来，本文将深入探讨EC-Simulator。EC-Simulator能够通过模拟 EtherCAT 从站设备来虚拟化EtherCAT网络，使开发测试人员可以在没有真实的 EtherCAT 从站硬件设备的情况下运行 EtherCAT 主站应用程序，减少测试成本。EtherCAT 仿真可以通过物理网络适配器或虚拟方式实现，以实现完全模拟的机器设备设置。配置仿真实例时，可以无缝使用真实网络的 ENI 文件。

EC-Simulator 对比图

 

EC-Simulator包含众多从站功能，可以模拟主从站之间的各类交互。例如对过程数据（PDO）进行响应，发送和接收服务数据（SDO），与从站堆栈进行交互等。这一切都可以通过C/C++或.NET编程语言提供的API来实现，从而将 EtherCAT 数据连接到各种其他专业软件工具，以模拟现实EtherCAT网络。

EC-Simulator结构层级

 

EC-Simulator 具有许多强大的功能，支持多种网络操作和诊断功能。EC-Simulator能够模拟多达 2000 个 EtherCAT 从站，包括支持和不支持邮箱协议的从站。它支持更改网络拓扑、断开/连接/移动从站、关闭/启动从站电源、更改从站状态等操作，并提供了 API 来模拟特定从站/端口丢失帧或丢失链接的情况。此外，EC-Simulator还具有诊断功能，包括 API 用于读取和写入从站寄存器、读取和写入从站 EEPROM 内容、读取模拟器对象字典、评估网络拓扑等。此外，它还提供了 RAS 服务器，用于连接 EC-Lyser 或 EC-Engineer。

 

开发测试人员通过EC-Simulator可以轻松进行功能测试和性能评估。EC-Simulator能够模拟节点之间的实时通信，验证 EtherCAT 通信协议的正确性，并测试应用程序在各种负载和网络条件下的稳定性和可靠性。EC-Simulator 还支持错误注入功能，以便开发者能够模拟网络中的故障和异常情况，检测和处理潜在的问题。

EC-Simulator通信原理简述

 

EC-Simulator友好的用户界面使开发测试人员能够轻松设置和配置虚拟网络，监视节点状态和通信情况。它直观的操作界面和实时数据显示功能有助于快速分析和调试应用程序。

 

在工业生产中，现有的各种标准和要求都是无数的误差与错误发生后才被总结出来并严加落实的，每一个生产操作的错误都有可能需要为之付出巨大代价。EtherCAT作为一种高标准的现场总线，符合标准的EtherCAT网络，具有冗余和热插拔等功能来保护网络的正常运行和数据的顺利流通。对于初学者或在外的工程师来说，有可能无法快速熟练地实现网络配置，使用软件EC-Simulator来模拟构建网络，熟悉环境和网络设置，获得一种全局性的视角来配置实际网络，将会大大提高网络配置效率和提升整体网络的稳定性。

 

EC-Simulator是一款强大而灵活的工具，可以帮助用户有效地仿真EtherCAT网络。无论是新安装的系统还是现有的系统，都可以利用EC-Simulator进行深入的仿真，从而确保网络的稳定和高效运行。这款工具的出现，极大地方便了工程师们对EtherCAT网络的理解和操作，提高了工作效率，降低了出错风险。我们期待更多的客户能够了解这款高效的产品，以便更好地测试和搭建EtherCAT网络，推动工业自动化领域的进步。

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北京盟通科技有限公司成立于2013年，是工业自动化领域的高新技术企业。公司专注于实时现场总线技术及工业通讯技术的研发、推广及技术支持服务。依托于核心团队多年的海外和行业经验，盟通科技与欧洲多家自动化领域的佼佼者达成战略合作关系，为客户提供EtherCAT主站协议栈、OPC UA SDK软件开发包、CANopen协议栈、FSoE协议软件、CAN总线硬件、DINA安全模块、艾默生Connext软件等工业协议的标准和定制化产品。