概述
EtherCAT（以太网操控主动化技能）是一个以以太网为根底的敞开架构的现场总线体系，EtherCAT称号中的CAT为Control Automation Technology（操控主动化技能）首字母的缩写。开始由德国倍福主动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研制。EtherCAT为体系的实时功用和拓扑的灵敏性树立了新的标准，一起，它还契合乃至降低了现场总线的运用本钱。EtherCAT的特色还包含高精度设备同步，可选线缆冗余，和功用性安全协议(SIL3)。
原理
现在有多种用于供给实时功用的以太网计划：例如，经过较高档的协议层制止CSMA/CD存取进程，并运用时刻片或轮询进程来替代它。其它计划运用专用交流机，并选用精确的时刻操控办法分配以太网数据包。虽然这些解决计划能够比较快和比较精确地将数据包传送到所衔接的以太网节点，但带宽的运用率却很低，特别是关于典型的主动化设备，由于即便关于十分小的数据量，也必需求发送一个完好的以太网帧。而且，从头定向到输出或驱动操控器，以及读取输入数据所需的时刻首要取决于履行办法。一般也需求运用一便条总线，特别是在模块化I/O体系中，这些体系与Beckhoff K-总线相同，经过同脚步总线体系加快传输速度，可是这样的同步将无法防止引起通讯总线传输的推迟。
经过选用EtherCAT技能， Beckhoff突破了其它以太网解决计划的这些体系约束：不用再像早年那样在每个衔接点接纳以太网数据包，然后进行解码并复制为进程数据。当帧经过每一个设备（包含底层端子设备）时，EtherCAT从站操控器读取关于该设备十分重要的数据。相同，输入数据能够在报文经过期刺进至报文中。在帧被传递 （仅被推迟几位）曩昔的时分，从站会识别出相关指令，并进行处理。此进程是在从站操控器中经过硬件完结的，因而与协议仓库软件的实时运转体系或处理器功用无关。网段中的最终一个EtherCAT从站将经过充沛处理的报文回来，这样该报文就作为一个呼应报文由第一个从站回来到主站。
从以太网的视点看，EtherCAT总线网段仅仅一个可接纳和发送以太网帧的大型以太网设备。可是，该“设备”不包含带下流微处理器的单个以太网操控器，而只包含很多的EtherCAT从站。与其它任何以太网相同，EtherCAT不需求经过交流机就能够树立通讯，因而发生一个朴实的EtherCAT体系。
功用
EtherCAT在网络功用上到达了一个新的高度。1000个分布式I/O数据的刷新周期仅为30μs，其间包含端子循环时刻。经过一个以太网帧，能够交流高达1486字节的进程数据，简直相当于12000个数字量I/O。而这一数据量的传输仅用300μs。
与100个伺服轴的通讯只需100μs。在此期间，能够向一切轴供给设置值和操控数据，并陈述它们的实践方位和状况。分布式时钟技能确保了这些轴之间的同步时刻误差小于1微秒。
运用 EtherCAT 技能的优异功用，能够完结用传统现场总线体系所无法完结的操控办法。这样，经过总线也能够构成超高速操控回路。曾经需求本地专用硬件支撑的功用现在可在软件中加以映射。巨大的带宽资源使状况数据与任何数据可并行传输。EtherCAT技能使得通讯技能与现代高功用的工业PC相匹配。总线体系不再是操控理念的瓶颈。分布式I/O的数据传递超过了只能由本地I/O接口才干完结的功用。
这种网络功用优势在有相对中等的核算才能的小型操控器中较为显着。EtherCAT的高速循环，能够在两个操控循环之间完结。因而，操控器总有可用的最新输入数据，输出编址的推迟最小。在无需增强自身核算才能的根底上，操控器的呼应行为得到明显改进。
EtherCAT技能的原理具有扩展性，不捆绑于100M带宽-扩展至G兆位的以太网也是或许的。
EtherCAT 替代 PCI：
跟着PC组件小型化的加快开展，工业PC的体积首要取决于所需求的插槽数目。
高速以太网带宽以及EtherCAT通讯硬件（EtherCAT从站操控器）数据带宽的运用，拓荒了新的运用或许性：一般坐落IPC中的接口被转移到EtherCAT体系中的智能化接口端子上。除涣散式I/O、轴和操控单元外，现场总线主站、高速串行接口、网关和其它通讯接口等杂乱体系能够经过PC上的一个以太网端口进行寻址。乃至对无协议变体约束的其它以太网设备也可经过分布式交流机端子进行衔接。工业PC主机体积越来越小，本钱也越来越低，一个以太网接口足以应对一切的通讯使命。
用以太网替代PCI现场总线设备（PROFIBUS、CANopen、DeviceNet、AS-i等）经过分布式现场总线主站端子进行集成。不运用现场总线主站节省了PC中的PCI插槽。
总线拓扑结构
总线形、树形或星型：EtherCAT支撑简直一切拓扑结构。因而，源于现场总线的总线形结构也可用于以太网。将总线和分支结构相结合特别有助于体系布线。一切接口都坐落耦合器上，无需运用附加交流机。当然，也能够运用传统的根据交流机的星形以太网拓扑结构。
选用不同的传输电缆能够最大极限地发挥布线的灵敏性。灵敏而价格低廉的标准以太网插接电缆可经过以太网形式(100baseTX)或经过E总线来传输信号。光纤(PFO)能够用于特别的运用场合。以太网带宽（如不同的光缆及铜缆）能够结合交流机或前言转换器运用。快速以太网的物理特功用够使设备之间的间隔到达100米，而E-bus只能确保10米的间隔。快速以太网或 E-bus能够依照间隔要求进行挑选。EtherCAT 体系最多可包容65535个设备，因而整个网络规划简直是无约束的。
可自由挑选拓扑结构。布线上有最大的灵敏性：是否运用交流机，是选用总线形拓扑结构，仍是树形拓朴结构，可任意选配组合。主动进行地址分配；无需设置IP地址。
敞开性
EtherCAT技能不只与以太网彻底兼容，而且还有特别的规划敞开性特色：该协议可与其他供给各种服务的以太网协议并存，而且一切的协议都并存于同一物理介质中-一般只会对整个网络功用有很小程度的影响。标准的以太网设备可经过交流机端子衔接至一个EtherCAT体系，该端子并不会影响循环时刻。装备传统现场总线接口的设备可经过EtherCAT现场总线主站端子的衔接集成到网络中。UDP协议变体答应设备整合于任何插槽接口中。EtherCAT是一个彻底敞开式协议，它已被认定为一个正式IEC标准(IEC/PAS62407)。
EtherCAT 技能安排：
EtherCAT技能安排(ETG)是一个主动化用户和厂商的协会，旨在为EtherCAT技能的开发供给支撑。该协会代表着广泛的职业和运用领域。这样就确保了EtherCAT技能功用和接口以最佳办法用于多种运用。该安排能够确保将EtherCAT轻松而有经济有效地集成到很多主动化设备中，并确保设备的互操作性。EtherCAT技能安排（ETG）是正式IEC协作安排中现场总线标准化的成员。成员资历面临一切公司敞开。
