EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种用于工业自动化的实时 fieldbus 协议。它运行在标准 Ethernet 硬件之上，但以不同于经典 Ethernet 逻辑的方式进行数据交换。它尤其在多轴 motion 应用中，以及需要以短周期读取大量 I/O 点的系统中受青睐。
与经典 Ethernet 的区别
在标准 Ethernet 中，每个设备接收自己的数据包、处理它，并以单独的数据包回送应答。网络中设备数量越多，数据包数量与延迟就越大。这种结构对办公网络不是问题；但对于每秒重复数万次的控制回路而言则是低效的。
EtherCAT 通过行进中处理帧（processing on the fly）的方式解决了这一问题。Master（通常是 PLC 或工业 PC）发送单个 Ethernet 帧。当该帧穿过链条中每个 slave 设备时，设备在帧仍在移动的过程中读取分配给自己的数据区，并将自己的数据写入同一个帧。帧到达链条末端后折返并回到 master。
结果：整个网络上所有设备的数据都在一个帧的往返中被读取与写入。不存在每个设备单独的数据包、单独的等待。
带宽效率
在经典方式中，即便是仅几个比特的一个数字量输入，也要耗费一个完整的 Ethernet 帧（连同最小长度的强制要求）。在 EtherCAT 中，每个 slave 在帧内只占用与自身所需相当的空间。这样帧的有效数据比例大幅提升，在处理小数据块的 I/O 密集型系统中，带宽得以高效利用。
拓扑
EtherCAT 在逻辑上运行于一个环上：帧发出并返回。而在物理上则是灵活的：
- 线形（line）：最常见的结构。设备依次串接。无需额外 switch，
- 树形 / 星形：通过分支模块形成分支支路。
- 环形（redundant ring）：链条的两端都返回 master。在电缆断裂
布线简单。
时通信不中断地继续——在关键设施中受青睐。
标准 Ethernet switch 不用于 EtherCAT 网段内部；slave 设备本身已经起到中转作用。
寻址与调试
不为 EtherCAT slave 分配 IP 地址。设备按其在链条中的物理顺序自动寻址。这简化了调试，但会带来这样一个结果：设备的物理顺序必须与配置相匹配。如果一个 slave 更换了位置，或在中间插入了设备，则必须更新配置。
设备定义通过 ESI（EtherCAT Slave Information）XML 文件完成。制造商提供该文件；将其导入 master 软件后，即可识别设备所支持的数据对象与设置。
CoE、FoE 及其他 profile
EtherCAT 是一种传输底层；其上运行着不同的应用 profile：
- CoE（CANopen over EtherCAT）：最常用的 profile。CANopen
- FoE（File over EtherCAT）：向设备传输文件——用于 firmware
- EoE（Ethernet over EtherCAT）：将标准 Ethernet 流量（例如某
- SoE（Servo Drive Profile over EtherCAT）：另一种驱动器 profile。
对象字典与驱动器 profile 通过 EtherCAT 传输。在伺服驱动器中是标准做法。
更新。
设备的 web 界面）通过同一条链路进行隧道传输。
诊断与故障排查
EtherCAT 在实践中最有价值的特性之一便是诊断能力。每个 slave 端口上都保有错误帧计数器。当一根电缆或连接器开始损坏时，在通信完全中断之前，错误计数器便会开始增加，并可确定问题出在哪个设备的哪个端口上。这在长机器产线中显著缩短了故障排查时间。
在何处受青睐
- 多轴同步 motion（电子凸轮、齿轮、飞剪应用）
- 需要短控制周期的机器
- 大量分布式 I/O 点
- 长机器产线上对简洁布线的需求
- 需要针对电缆断裂具备冗余结构的系统
应用中的注意事项
布线中使用工业型屏蔽 Ethernet 电缆；屏蔽层接地与连接器装配质量直接影响通信稳定性。设备顺序应当有文档记录——在日后维护需要介入链条时，这份文档会让工作更轻松。在 master 侧，控制周期时间根据最慢 slave 的处理时间来确定。
相关产品系列：PLC、伺服驱动器、AC 驱动器、Remote I/O、通信模块、Gateway
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