EtherCAT 周期时间计算器使用指南

我们的客户经常会问：“使用 EtherCAT 和你们的主站软件（EC-Master），我能实现的最快周期时间是多少？” 由于 EtherCAT 是目前最快的工业以太网协议，客户自然希望了解他们的应用在 EtherCAT 网络下究竟能跑多快。
当然，这个问题并没有一个统一答案，因为周期时间不仅取决于具体的应用，还与网络中的设备数量以及每个周期中传输的数据量密切相关。Beckhoff 和 EtherCAT 技术协会（ETG）将其称为“通信时间”，即包括发送数据帧的时间、网络传播延迟以及接收数据帧的时间。
如今，随着 EtherCAT G 和 G10 的推出，通信时间的计算又引入了更多变量。

我们一直在帮助客户计算其网络的通信时间，这对于评估增加设备数量或更改过程数据量对性能的影响非常有用。现在，我们决定推出一个简单的计算器，让用户可以轻松调整这些参数，直观了解其影响，并评估系统的最快运行速度。

下面我们将逐项介绍该计算器中的参数。

带宽

第一个参数是 EtherCAT 的带宽。直到最近，EtherCAT 的标准带宽一直是 100 Mbit/s，但现在已经推出了 EtherCAT G（1 Gbit/s）和 G10（10 Gbit/s）。该参数影响在物理层传输总字节数所需的时间：
在 100 Mbit/s 网络中，每字节传输时间约为 80 纳秒
在 1 Gbit/s 网络中，每字节仅需 8 纳秒
在 10 Gbit/s 网络中，每字节仅需 800 皮秒
不过，如后文所示，带宽从 EtherCAT 升级到 G 或 G10 并不意味着性能会线性提升 10 倍。

分布式时钟

计算器中提供一个复选框，用于指示是否启用分布式时钟（DC）。启用 DC 会在过程数据中增加一些额外字节，同时引入额外的数据报文，从而增加通信开销。

主站软件处理时间

该参数表示主站软件处理数据帧（发送与接收）所需的时间。由于处理时间会因主站运行的硬件平台不同而有所差异，我们将其作为可调参数提供。对于像 acontis 的 EC-Master 这类高质量的 EtherCAT 主站软件，处理时间通常仅为几微秒。

从站设备数量

这两个参数与网络中的 EtherCAT 从站设备数量相关。我们将其拆分为两个字段，是因为每个从站都会引入固定延迟，但使用背板总线（如 Beckhoff 的 E-bus）连接的模块化节点，其延迟要短得多：
使用标准以太网 MII/PHY 的从站，典型延迟约为 1 微秒
使用低压差分信号（LVDS，如 E-bus）的从站，延迟仅约为 0.3 微秒

过程数据大小

这可能是最关键的参数，因为它对整体通信时间影响最大。需要注意的是，EtherCAT 的过程数据并不受以太网最大帧长（约 1,500 字节）的限制。但如果超过该限制，将会发送多个周期性数据帧，从而引入额外开销。该计算器已考虑这一点。

通信时间结果

最后，我们得到了计算结果！计算器会根据所有参数进行运算，得出总通信时间。根据该结果，用户可以评估其网络所能实现的最快周期时间。
当然，这个结果并不包括应用程序处理新输入并计算新输出所需的时间，因此在设定周期时间时还需考虑这一部分。

我们希望这个计算器对您有所帮助。您可以通过以下页面访问它： https://developer.acontis.com/ethercat-cycle-time-calculator.html.

如需进一步了解 EtherCAT 应用或获得技术支持，欢迎随时与我们联系。