EtherCAT協(xié)議在標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀內(nèi)直接傳輸數(shù)據(jù)，而不改變其基本結(jié)構(gòu)。當(dāng)主控制器和從設(shè)備在同一子網(wǎng)時，EtherCAT協(xié)議只是替代了以太網(wǎng)幀中的Internet協(xié)議（IP）。

圖3. 使用EtherCAT的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)在主控設(shè)備和從設(shè)備之間以過程數(shù)據(jù)對象(PDO)的形式進(jìn)行通信。每個PDO有針對一個或多個從設(shè)備的特定地址，這個“數(shù)據(jù)和地址”的組合（加上用于驗證的工作計數(shù)器）作出了一個EtherCAT電報。一個以太網(wǎng)幀可以包含多個電報，而一個控制周期可能需要多個幀來可容納所有必要的電報。

高速性能
EtherCAT是專為單點應(yīng)用實現(xiàn)高性能、高通道數(shù)應(yīng)用而設(shè)計的，例如控制應(yīng)用。由于從設(shè)備的讀寫可以發(fā)生在同一個幀內(nèi)，對EtherCAT電報結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，可以實現(xiàn)分散的I / O。此外，完整的協(xié)議處理通常發(fā)生在硬件上，因而與協(xié)議棧運行時、CPU性能或軟件執(zhí)行都無關(guān)。

定時和同步
在實現(xiàn)確定性網(wǎng)絡(luò)時的另一個因素便是主控制器需要負(fù)責(zé)使用分布式時鐘、用同一個時間同步多個從設(shè)備。在所有從設(shè)備當(dāng)中，必須有一個包含主時鐘，以同步其它從器件的時鐘。在NI的方案中，第一個從設(shè)備被指定至主時鐘，主控制器在每一個掃描周期中發(fā)送一個特殊的同步電報，以讀取主時鐘。然后這個電報更新和重新調(diào)整所有其它從設(shè)備的時鐘，以防止漂移。

精確的同步對于在大范圍上分布、并需要同步動作的過程來說非常重要，如在多個運動軸之間協(xié)調(diào)運動。NI使用時間戳來衡量離開幀和返回幀之間的時間差。通過這種方式，在節(jié)點之間計算傳播延遲，可以對分布式時鐘進(jìn)行精確調(diào)整以實現(xiàn)精確的同步(小于1微秒)。

由于高速性能，及其嚴(yán)格的定時和同步功能，EtherCAT對于一個網(wǎng)絡(luò)或分布式運動控制應(yīng)用來說是一個理想的解決方案。其中，一個強大的實時控制器作為在EtherCAT的主控器，并運行運動控制應(yīng)用程序，與外部的分布式EtherCAT從驅(qū)動器進(jìn)行通信。

National Instruments EtherCAT伺服電機(jī)驅(qū)動器
NI EtherCAT的伺服驅(qū)動器性能強大，同時擁有靈活性相、可擴(kuò)展性、和功率范圍，使用圖形化編程的NI LabVIEW與LabVIEW NI SoftMotion模塊，可以滿足幾乎任何應(yīng)用獨特的性能要求，從基本的扭矩和速度的應(yīng)用 – 到多軸運動控制。

標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)電纜，大大簡化了高達(dá)128軸的菊花鏈的布線和能力。一個高性能實時控制器允許在幾分鐘內(nèi)安裝一個分布式運動控制系統(tǒng)。使用LabVIEW項目配置和驗證的運動控制系統(tǒng)，簡化了安裝和圖形化編程的過程。使用高層次的運動函數(shù)或?qū)傩哉{(diào)用節(jié)點的API，用戶可以實現(xiàn)通過簡單易用的圖形化編程定制運動控制應(yīng)用。

圖4. 通過LabVIEW項目實現(xiàn)軸的圖形

NI實時控制器，AKD EtherCAT伺服驅(qū)動器，NI LabVIEW, 和 LabVIEW NI SoftMotion 模塊使EtherCAT技術(shù)簡單易用，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)式或分布式運動控制應(yīng)用。