EtherCAT si basa sullo standard Ethernet IEEE 802.3 e utilizza un'architettura master/slave per abilitare la comunicazione tra dispositivi sulla stessa rete. Il master assume funzioni di controller, inviando comandi ai dispositivi slave e ricevendo dati da questi (sensori, I/O distribuiti, attuatori, motori). Oltre alla comunicazione master-slave, EtherCAT supporta anche la comunicazione master-master e slave-slave.
Uno dei principali vantaggi di EtherCAT è la comunicazione ad alta velocità e bassa latenza. Il suo metodo di elaborazione dei frame e di trasferimento dei dati consente un utilizzo della larghezza di banda estremamente elevato, non eguagliato da altre tecnologie Fieldbus. La topologia rende i tempi di ciclo deterministici e consente a EtherCAT di essere adatto a rispondere in tempo reale a stringenti requisiti. Inoltre, EtherCAT supporta Distributed Clocks che consentono una sincronizzazione molto precisa, a livello di nanosecondi, lungo tutta la rete.
La flessibilità, le prestazioni e l'affidabilità rendono EtherCATuna scelta sicura per applicazioni critiche e ad alta velocità come robotica medica, test e misurazione, macchine utensili e automazione di fabbrica.
EtherCAT utilizza frame Ethernet per trasmettere dati attraverso la rete; tuttavia, sono strutturati in un modo ottimizzato per una maggiore larghezza di banda e per avere ciclici brevi di processo dei dati.
EtherCAT è uno strumento di comunicazione molto conveniente poiché è una tecnologia aperta e standardizzata, il mercato è ricco di prodotti hardware EtherCAT pronti all'uso e a prezzi competitivi, oltre che a soluzioni software realizzate da migliaia di produttori diversi. Rispetto ad altre tecnologie Fieldbus, che hanno notoriamente tempi di consegna lunghi e opzioni hardware limitate e costose, EtherCAT è emersa come una scelta popolare e conveniente.
Inoltre, questa tecnologia può ridurre i costi sia da una prospettiva di manutenzione che dal punto di vista dei tempi di inattività, grazie alla sua affidabilità e alle numerose opzioni di sostituzione dell’hardware.
I benefici di EtherCAT
EtherCAT offre molti vantaggi in termini di prestazioni e risparmio sui costi perché sebbene sia possibile utilizzare più frame nel caso di reti molto complesse, un singolo frame è in genere sufficiente per inviare e ricevere dati da e verso tutti i nodi. Inoltre, il dispositivo master è l'unico autorizzato a inviare nuovi frame. Tutti gli altri dispositivi sulla rete ricevono semplicemente il frame, lo elaborano e lo inoltrano. Ciò elimina ritardi imprevisti e rende EtherCAT adatto per applicazioni in tempo reale.
Questa tecnologia è un'ottima scelta per reti grandi e complesse dove i dispositivi slave, in genere, hanno due o più porte che consentono di essere collegati tra loro. Le possibilità offerte includono la topologia di rete lineare, ad albero, a stella o una qualsiasi combinazione di queste. Poiché EtherCAT funziona in modalità full duplex, sfruttando la coppia di linee Ethernet bidirezionali, qualsiasi topologia può mantenere una struttura logica ad anello, il che significa che il frame (una volta inviato) sarà sempre in grado di tornare al dispositivo master. Questa flessibilità elimina anche la necessità di switch di rete.
EtherCAT supporta anche funzionalità di topologia avanzate come Hot Connect e Hot Swap, il che significa che i dispositivi possono essere modificati, aggiunti o rimossi dalla rete pur rimanendo nello stato operativo. EtherCAT supporta inoltre diverse opzioni di ridondanza, tra cui ridondanza dei cavi e ridondanza del master, una protezione contro interruzioni di linea e guasti dei dispositivi.
