EtherCAT用户都希望EtherCAT主站能够提供明确的功能和良好的互操作性。当然，也并非所有用户应用都需要有同样的需求。因此，并非每个主站都必须支持Ether CAT技术的所有功能。
EC-Master Class A和Class B版本完全符合ETG1500 EtherCAT主站规范，它已经可以覆盖许多通用的Ether CAT主站的需求。
但是EC-Master还包含了一些控制器、工厂和机械设备使用EtherCAT技术时可能需要的其他功能。
这些功能是可选功能，在ETG1500规范中定义为Feature Packs。Feature Packs描述了强制要求主站功能之外的一些特殊功能，例如：冗余。EC-Master包含所有Feature Packs定义，甚至提供超出定义部分的功能。下面内容列出支持的所有Feature Packs以及相应的用例。

Overview

• 分帧处理
• 外部同步
• 热插拔
• 线缆冗余
• 主站冗余
• EoE第三方扩展支持工具
• EoE Gateway Tool
• UDP Mailbox 网关
• Real-time Data Acquisition (DAQ) Library

分帧处理特性包允许在单独的应用程序线程中处理多个EtherCAT循环任务。从应用程序的角度来看，这使得跨多个线程构造EtherCAT Process data成为可能。因此，可以在不同的周期处理相应的Precess data。

此外，非循环通信的处理也可以外包给单独的线程。

举个例子，分帧处理特性包的典型应用程序是：有一个用于伺服驱动器的任务，要求非常快的周期时间，另一个任务处理I/O数据，不需要非常快的处理或特殊的周期时间要求。

EC-Engineer 可以轻松创建多个EtherCAT循环任务的配置:

一个应用程序的时间利用分帧处理应用程序看起来如下:

• 线程O以250微秒的周期时间运行，并处理EtherCAT任务O的处理。这个线程还为所有其他任务发送进程数据。
• 线程1以500微秒的周期时间运行，并且只处理EtherCAT task 1的运算。
• 线程Acyc以1毫秒的周期时间运行，并且只处理非循环通信和主管理任务。

系统组件或包含若干Ether CAT段的生产线的同步，可以通过不同的方案来实现：

• 使用IEEE 1588 协议与外部根时钟同步
• 通过桥接设备实现同步

不同的应用，对同步精度有不同的要求。就两条生产线而言，通常毫秒级的精度就足够了。
但是，如果有两个或者更多的运动控制网络需要同步时，则可能有必要在所有设备中同时精确同步信号（例如，一个信息广泛交换的网络）。——这意味着可能需要比微秒更好的精度。
在一个EtherCAT网段内，可以使用分布式时钟（DC）机制来同步网络设备。 DC提供的精度比微秒要好得多。
被同步的第一台设备，用作该网段的参考时钟。
多个EtherCAT网段的高精度同步，意味着必须调整网段中的DC参考时钟。
主时钟被称为根时钟，它可以是外部时间信息，例如 GPS或DCF77接收器（见图27），但它也可以是DC参考时钟之一。

如图所示，两个或多个EtherCAT网段的同步可以通过桥接设备完成。

桥接器具有两个EtherCAT连接（使用内部的两个EtherCAT从站控制器）。主端口连接到第一个网段；辅助端口连接到第二段。可以将两个端口之一配置为主时钟参考。桥接器可以计算时差并将其提供给主站，然后主站可以调整参考时钟。在启动过程中，这两部分可以在不同时间开启，这意味着两部分之间将存在绝对时间差。

要同步次要网段，需要使用两种软件算法：

• DCX：将参考时钟同步到桥接设备
• DCM：将主计时器与参考时钟同步

通过“热插拔（Hot Connect）”功能获取最大的灵活性。

“Hot Connect”的概念首先是指在运行中的系统实现连接和断开从站设备。

但是，这只是其中的一种可能性。

更常见的是，在EtherCAT总线配置（ENI文件）与实际连接的从设备或接线之间没有完美匹配的情况下，需要操作EtherCAT总线。

因此，可以涵盖以下几种情况（无需更改ENI配置文件）：

- 设置复杂的控制系统，而系统的某些部分不可用、断电或断开连接。

- 由强制连接的设备和可选连接设备组成的运行系统（例如，在测试和测量环境中比较常见）

- 灵活的内部布线：可以连接到从站的不同端口（例如：模拟CAN连接）。

使用”Hot Connect“时，不需要添加从站中的特殊EtherCAT功能；事实上，任何EtherCAT从站都可以是HotConnect Group（HC组）的一部分。

每个HC组都必须是唯一可识别的，通常这是使用DIP开关实现的。

然后，该唯一从站地址出现在站别名寄存器或从存储器内的某个地址位置。

EtherCAT Master支持这两种方法。

此外，应用程序可以通过主设备对从站别名地址进行编程（例如，用于第一次系统初始化）。

“Hot Connect”功能包至少需要EC-Master主站协议栈的2.0版本。

支持HC所需的所有EtherCAT功能都由主站协议栈在后台自动处理。应用程序无需进行交互。

此外，只要连接或断开从站设备，主站协议栈将通过回调功能（通知）通知应用程序。

在任何时候，应用程序都可以使用适当的主站协议栈API函数来确定实际连接的从设备。

在HC功能部件包中，“边界关闭”功能提供了额外的安全性，防止从设备连接到错误的端口。

通过激活该功能，除了配置允许的端口除外，所有EtherCAT端口都将关闭。因此，主站协议栈可以简单地忽略连接到这些端口的从站，系统继续完全不受干扰地运行。

我们还可以回答您有关“Hot Connect”主题的任何进一步问题。

线缆冗余主要设计用于EtherCAT系统在通讯过程中出现通讯线缆失效的补救工作。一般情况下，它被设计成环形、双向操作。当环形网络中某点断开时，断开的两个分支可以同时工作。

详细描述

在EtherCAT主站控制系统中需要添加第二个网口用于组成闭环网络。循环和非循环帧同时通过两个端口发送并传递到整个系统。

在没有任何失效出现的情况下，所有的从站将通过主端口正向传递数据。这就意味着EtherCAT从站控制器（ESC）只传递正向传来的数据。
没有失效时，所有从站从第二个端口接收反向数据 - 数据在“冗余”数据帧中没有任何变化。

在这种情况下，EtherCAT数据帧可以传递、修改并被主站监控。当出现断线的情况时，数据分别在失效的两边传递。因为两边数据帧都会包含输入数据。主站必须重新组织两边的数据帧，然后将其组织为一组输入数据。两边的数据帧要加在一起以便进行WKC校验。从站的数据帧究竟是从主端口还是冗余端口接收的并不重要。EtherCAT主站必须考虑这些数据帧可能从一边丢失，但是另一半还是返回。为了找到所有匹配的数据帧，需要给数据帧添加一些识别码或者使用对应的机制解决。

线缆冗余是一种故障容忍度为1的机制，例如，如果网络中线缆有1处短线，网络通信仍然可以继续。当网络通信恢复，原始通讯状态也就恢复了。如果网络通信不止一处断开，则需要恢复所有的连接才能继续。

功能性

在线路断开的情况下同样支持所有EtherCAT通讯（过程数据和mailbox协议）。
处理如下情况：

• 普通操作
• 在两个从站之间网线断开的状态下保持可操作
• 在主站的主端口和第一个从站端口连接断开时保持可操作
• 在主站的备用端口和最后一个从站端口连接断开时保持可操作
• 在线缆修复时保持可操作
• 线缆断开的情况下启动/停止（状态机切换）
• 在线缆断开时调整自动增量地址
• 在线缆断开时数据帧丢失（一部分数据帧没有收到）

为了增加EtherCAT系统的可用性并能够提供故障场景，可以通过acontis的主冗余特性将第二个完全冗余的主系统添加到网络中。这个新特性将创建一个活跃主站和一个非活跃备份主站。在正常的操作中，非活跃的备份主站简单地转发帧通过和回到网络使用acontis的优化以太网驱动的快速数据包转发:

数据同步和主站间通信

通过快速分组转发的方式，活跃的主站仍然及时接收到下一个周期的所有帧。不活跃的备份主站可以访问所有进程数据。它对接收到的帧进行解析和修改，并在循环从帧之后自己添加帧。活动的和非活动的备份主站可以使用Ethernet-over-EtherCAT (EoE)相互通信。

故障转移

如果活跃主站故障，不活跃的备份主站可以接管并激活。由于不活跃的备份主站一直连接在网络，所以在故障转移的情况时，它可以在活跃后控制总线。

主冗余和电缆冗余结合

电缆冗余可以和主站冗余相结合使用。活跃的主站直接与EtherCAT从站的一段网络通信，不活跃的主站间接与EtherCAT从站的另一段网络通信：

使用邮箱协议，可以通过EtherCAT网络在EtherCAT（EoE）标准以太网上建立隧道。基于此，可以与在本地运行基于TCP / IP应用程序（例如Web服务器）的从站建立通信。越来越多的EtherCAT驱动器制造商在其驱动器设置和调试工具中都支持此连接。

Acontis提供了所有必需的软件模块，以实现Windows上的第三方软件与支持EoE的EtherCAT从站之间的TCP通信。 在主控制器上，只需启用经过验证的RAS服务器。 RAS服务器包含在EC-Master核心许可证中，并且在许多操作系统上都可用。

现今，市场上许多EtherCAT产品可以提供支持Ethernet over Ethercat（EoE）功能。EoE提供了一种无需完整的EtherCAT网络就可以设置EtherCAT设备转换方法。许多制造商带有EoE功能的EtherCAT产品会附带一个用于设置产品的软件工具。例如：Bosch Rexroth IndraWorks, Yaskawa SigmaWin+, Elmo Application Studio 和Copley CME2。

acontis EtherCAT主站软件 -- ECMaster的开发者和用户，如果使用设备配套的windows工具仅仅是因为要连接并且配置设备，就需要停止正在运行的EC-Master控制器。而这些工具实际要进行的操作也只是做一些小配置。完成这些修改操作后，还需要主站重新连接设备。为了避免这样的问题，acontis发布了一个基于Windows的EoE网关工具。

acontis提供了一个简单的方法可以保证主站控制器始终连接在设备上，但是仍然可以使用制造商的工具设置设备，这就是EoE网关工具。这个工具通过正在运行的EC-Master转发Ethernet数据包。

这个EoE网关工具运行在windows的后台工具栏，所以您可以认为设备供应商的调试工具是直接连接在EtherCAT设备上的。

主站设备中的Mailbox网关功能可以用于将EtherCAT mailbox协议从外部设备的配置工具通过Mailbox网关路由到EtherCAT设备，反之亦然。EtherCAT规范中定义的所有Mailbox协议都可以使用，即CoE、FoE、VoE、SoE。

根据“ETG.8200 EtherCAT Mailbox 网关”功能指南，没有为Mailbox网关功能指定错误处理。所以对于不存在的从站设备的请求可能导致主站设备没有错误响应。

Mailbox 网关结构

With the Real-time Data Acquisition Library it is possible to record data for different use cases. Normal standard loggers are not real-time and only suitable for a long-term protocol. Also the sample rates are really slow, e.g. 1 second. With the Real-time Data Acquisition Library the sample rates may be as fast as the EtherCAT communication cycle. It is really reliable and deterministic. It is possible to acquire process data variables, application variables and other diagnostic information, e.g. error counters.

Use Cases

• Commissioning, e.g. optimize controller settings
• Troubleshooting, e.g. determine bad cables or connectors
• Condition monitoring, predictive maintenance, e.g. vibration analysis
• Quality assurance, e.g. compare production results with specification
• Documentation, e.g. store production parameters for each produced part

• Real-time data acquisition Recorder (RC) with many options: Sample Rate, Trigger Conditions, etc.
• Store EC-Master process data and application variables in Record File
• Use standardized file formats: MDF4 or CSV
• Use third party tools to evaluate the data
• Use data analysis tools (e.g. cloud analytics to find correlated data)

Features

• Supported output file formats: MDF4, CSV
• Settable limits for output file: Maximal size, Maximal duration
• Support for multiple recorder instances
  • store data into multiple files in parallel
  • Different settings for each such recorder (e.g. sample rate, trigger conditions)
• Configure recorder instances via API or XML file
• Acquisition of EtherCAT Process Data
  • Select specific variables by name
  • Select all variables of specific slave by station address
  • Select all variables within a specific range (offset and length)
• Acquisition of Application Variables
  • Select specific variables by name
• Settable trigger conditions to start and stop recorders