EtherCAT网络仿真工具EC-Simulator的功能及使用

近几年，数字孪生（Digital twin）技术成为各界关注的热点，而作为推动其发展的关键使能技术之一——虚拟仿真技术功不可没，在各行各业应用也很广泛。

当今市场瞬息万变，缩短新产品的研发和上市时间，不失为企业抢占先机，应对市场竞争的有效策略之一。

将仿真和虚拟调试应用于工业软件研发及测试流程中，可大大缩短软件的研发和调试周期，提高产品上市效率。

目前，EtherCAT技术已经被广泛应用于自动化设备中，在仿真软件及虚拟调试环境中增加EtherCAT总线功能已成为仿真和虚拟调试未来发展的必然趋势。

EtherCAT网络仿真工具—EC-Simulator

德国Acontis公司在EtherCAT主站协议栈基础上新开发的EtherCAT网络仿真工具EC-Simulator，可作为软件插件，嵌入在仿真软件和虚拟调试软件中，模拟EtherCAT网络功能。

EC-Simulator通过仿真EtherCAT从站，实现EtherCAT网络虚拟化。

如果您想要更快的了解我们的EC-Simulator软件是如何工作的，您可以直接扫码观看我们的视频，更快的了解EC-Simulator。

一个EtherCAT控制器的研发工程师，可以在不连接物理从站设备的情况下，使用EC-Simulator仿真模拟EtherCAT网络，快速和简便地测试他开发的控制器应用程序。

特别是在应用程序开发尚不完善的阶段，在虚拟环境下调试应用程序快速有效，更可避免部分因程序缺陷带来的设备和人员伤害。

EC-Simulator提供C语言编程接口API，自动化设备仿真软件如ISG Virtuos或PLC软件，可调用EC-Simulator提供的API仿真EtherCAT网络，为工程师提供完整的支持EtherCAT网络的仿真和虚拟调试环境。

EC-Simulator功能

EC-Simulator使用C++开发，采用适当的C++编译器可以轻松地将EC-Simulator移植到任何嵌入式操作系统平台。

EC-Simulator提供C语言编程接口API，可以在ANSI-C或C++ 开发环境中直接调用。

EC-Simulator接受和发送EtherCAT主站对过程数据和非循环数据的命令，支持 Acontis公司EtherCAT主站EC-Master(Acontis EtherCAT主站—EC-Master)支持的所有 ETG.1500中定义的EtherCAT主站命令。

EtherCAT主站协议栈EC-Master通过解析网络配置文件ENI掌握EtherCAT网络配置情况。ENI可通过配置工具EC-Engineer自动生成或使用其他可生成规范网络配置文件的工具产生。

ENI文件中缺少的从站硬件信息包含在扩展配置文件EXI中。EXI使用的XML格式在 ETG.2100 规范中定义。EXI文件同样可以使用配置工具EC-Engineer生成。

EC-Simulator中已经包含了独立于操作系统的ENI和EXI的XML文件解析器。

EtherCAT网络及EC-Simulator 配置示意图如下： 

配置示意图

德国Acontis公司的EtherCAT主站协议栈EC-Master通过使用专用网卡驱动Link Layer确保EtherCAT网络性能和网络同步性。

EC-Simulator调用Link Layer接口，与EC-Master直接交换EtherCAT数据帧。使用Acontis公司提供的经过优化的专用网络Link Layer，能保证仿真或虚拟调试环境对实时性能的要求。

EC-Simulator 支持硬件在环（HiL）和软件在环（SiL）两种仿真方式。

硬件在环（HiL）仿真方式

硬件在环（HiL）仿真提供动态系统模型模拟真实的系统环境，并通过嵌入式系统的输入输出将其与仿真系统平台相连。

硬件在环提供了一种高效的嵌入式系统测试与验证方法，可以用于工程开发周期早期的测试与技术支持。

软件在环（SiL）仿真方式

软件在换（SiL）通常用于在建模环境中，测试为特定机电系统编写的可执行代码，如运控算法或整个控制器策略等，以评测应用软件的性能情况。

模拟网络情况

通过调用EC-Simulator的程序接口API，仿真软化或虚拟测试环境可模拟仿真EtherCAT网络各种情况。

比如模拟网络拓扑变化，模拟从站异常情况，如某个从站断开和连接，或移动某个从站。EC-Simulator还可模拟网络从站电源的打开和关闭情况，以及改变从站状态，如切换到PreOp状态等等多种网络情况。

审核编辑：郭婷