在工业应用中，大多数自动化都基于PLC专用计算机，从各种传感器读取数据并将数据传输到执行器以实现自动化的控制过程。业界用于在 PLC、传感器和执行器之间交换数据的常用通信协议是 EtherCAT。该协议最初由 Beckhoff 开发，提供了一种以非常高的更新速率实现实时控制的简单方法。

什么是可编程控制器？

Programmable Logic Controllers，通常称为PLC，是设计用于在恶劣的工业环境中运行的工业加固型计算机。它们广泛用于制造过程、装配线和机器人设备的控制。它们是模块化设备，可以轻松编程和配置，以在不同的工业环境中执行各种任务，并且能够进行硬实时控制。虽然它们过去只能执行一系列简单的逻辑表达式，但现在能够运行复杂的程序。有许多PLC制造商，包括西门子，ABB，倍福，艾伦布兰德利等。每个制造商都有自己的产品系列，具有不同的功能和特性（计算能力、连接性、功耗等）。

什么是TwinCAT？

TwinCAT代表“The Windows Control and Automation Technology”，是Beckhoff开发的一款软件。它主要用于编程和配置Beckhoff PLC，这些PLC广泛用于工业自动化系统。已有软件模块（功能）可灵活扩展特定应用的基本功能。TwinCAT的一大优势是它可以将标准的基于Windows的PC变成具有实时功能的控制器，使其成为开发PLC应用程序的不错选择。

什么是EtherCAT？

Ethernet for Control Automation Technology 或 EtherCAT 是一种基于以太网的现场总线系统，可用于实时通信和控制。它是由Beckhoff Automation发明的，但是一个开放标准，这意味着它不依赖于任何特定的硬件或软件供应商。这使其成为比专有系统更具成本效益的解决方案。它能够以高达 10 kHz 的更新速率进行实时控制。此外，多个设备可以作为菊花链相互连接。设计EtherCAT设备的主要缺点是它们仍然需要特定的硬件来实现通信。EtherCAT基于主从通信模型。EtherCAT主站运行在PLC上，是唯一允许通过网络传输数据的主站。EtherCAT从站是所有连接的设备，如传感器、执行器等，由EtherCAT主站控制。

如何在TwinCAT 3中使用EtherCAT设备？

物理EtherCAT连接基于以太网，因此EtherCAT设备可以通过这种电缆直接连接到PLC或PC。将设备连接到PC时，检查TwinCAT是否支持相应的网络适配器非常重要。对于大多数设备，需要在设备和 PLC 之间连接 PoE 供电器以提供必要的电源。除了以菊花链方式连接多个 EtherCAT 设备。EtherCAT接线盒也存在，可以创建更复杂的拓扑结构。

配置EtherCAT主站和添加设备的最简单方法是在I/O>设备的右键单击菜单中选择“扫描”选项。这将自动配置主设备，扫描EtherCAT设备（盒）的兼容端口，并将其添加到系统中。

或者，可以通过在I/O的右键菜单中选择“添加现有项目”选项并添加相应的设备来手动添加EtherCAT主站和设备。添加设备后，其输入和输出需要链接到程序中的相应变量。这实质上是将所连接设备的输入和输出映射到程序中的变量，以便可以在程序与传感器或执行器之间交换数据。

例如，从传感器（机器人用六轴力传感器）读取测量值或向执行器发送命令。可在此处找到有关配置设备的其他信息。

使用倍福 PLC、Meca500 机器人和瑞士BOTA Medusa六维力矩传感器的示例应用。

如何在 TwinCAT 3 中使用串行设备？

也可以使用与 TwinCAT 进行串行通信的设备。串行通信可以通过以下硬件实现：

• 虚拟 COM 端口

• 物理 COM 端口

• 倍福KL和EL模块

对于虚拟 COM 端口，无需将任何设备添加到系统。虚拟COM端口可以通过“SerialLineControlADS”功能直接从TwinCAT访问，并且可以读取数据并将其传输到相应的缓冲区中。对于物理COM端口和KL端EL模块，需要将正确的设备添加到系统中，类似于EtherCAT设备。从设备接收和传输数据可以类似于具有“串行线路控制”功能的虚拟COM端口。例如，可以在此处找到连接 Bota Systems 串行力矩传感器并正确解析数据帧。

虽然可以将串行设备与TwinCAT一起使用，但只要有可用的EtherCAT设备，它们应该是首选。这是因为串行通信的性能通常不如EtherCAT。由于波特率限制在 115'200 波特以及更高的延迟，这导致更新速率显着降低。

上海耐创测试技术有限公司代理的瑞士BOTA系列产品，是力传感器在机器人应用领域的佼佼者。如果您对如何将六维力矩传感器（六分力传感器或六轴力传感器）集成到EtherCAT现场总线中有任何疑问，建议您与我们经验丰富的工程师交谈，以发现最佳解决方案。