EtherCAT在数据采集中的五个好处

我们列出了使用基于EtherCAT的数据采集系统的五个最重要的好处。如果你还不太熟悉Ether CAT的话，那你将会在读完这篇文章之后受到启发。如果你是众多在测试实验室使用EtherCAT的工程师中的一员，那你可以了解到，为什么你需要它，并且这篇文章将指导那些任然认为工业以太网路不适合高性能测试应用的人步入正轨。

什么是 EtherCAT ？

EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一种基于以太网的通信协议，是专门为工业自动化而开发的。由于其高速、高效的数据交换和低成本的实施，EtherCAT在用于地面车辆、航空航天和工业测试应用的不同制造商的数据采集和控制系统之间的无缝集成上，现在已经成为最受欢迎的网络之一。以下是其中五个最重要的优势。

1.现场级的以太网

以太网的优点是每台PC、笔记本电脑或其他设备都配备了以太网接口。它能够使用低成本的硬件进行长距离的高速数据传输。缺点是标准以太网的碰撞侦测原理导致数据传输速率变化，因此不适用于实时、同步的数据采集和控制应用，而EtherCAT 在标准的以太网电缆上实现了主/从架构。

以太计算机辅助测试(EtherCAT)是一种基于“动态”处理原理的高速确定性测试方法。
与之相比，火车高速通过车站时，每个车站都可以卸载和重新装载火车车厢。一个 EtherCAT 帧保存许多网络节点的数据。每个 EtherCAT 节点从帧中读取专门寻址给它的数据，并在帧全速通过节点时将数据插入到帧中。由于帧在每个节点处理之前都要传递，因此 EtherCAT 工作速度快、效率高。对于具有多个 I/O 的测试平台，可以显著降低传输开销，使 EtherCAT 成为多通道、混合信号数据采集的理想解决方案。

2.将复杂性从分布式度量中去除

多年来，测试工程师一直将长的模拟传感器电缆运行到测试实验室的中心位置。必须使用高质量、特制的传感器电缆，以避免在长距离传输模拟信号时出现问题(例如，噪音拾取和信号衰减)。随着测试程序中使用的传感器数量的增加，安装长模拟电缆变得更加困难和昂贵。采用分布式测量的概念，模数转换发生在传感器附近。通过网络协议，测量数据被有效地传输到数据使用者，以便进一步处理或控制。在设计不同的分布式测量系统时，需要考虑不太常见的因素，如带宽、连接可靠性和时间同步等。

通过结合使用具有本地实时信号处理能力的预工程数据采集模块和 EtherCAT 测量总线，可以减少分布式测量系统的复杂性。采集的模拟信号靠近传感器，信号失真最小。先进的信号调理算法将模拟信号转换为经过校准的工程单位值，然后使用简单的以太网电缆通过测试实验室进行分发。

3.适用于任何测试应用的混合信号数据采集

由于 EtherCAT 的开发考虑到了工业自动化，因此寻找覆盖范围广泛的传感器的高精度数据采集设备可能是一项具有挑战性的工作。如果您需要在发动机试验台上测量温度、压力和高频加速度，该怎么办？或测量电压，电流和温度与高电压隔离输入电池充放电测试？

现代数据采集系统供应商，如恒麦搏科技提供了直接 EtherCAT 接口的全系列测量模块。传感器的类型没有限制，可用于基于以太网的数据采集系统: 热电偶，铂100，LVDT，应变计，IEPE/ICP，压电(电荷)。由于 EtherCAT 采用了过采样技术，因此可以采集高达100kS/s (每秒千样本)的数据。

4.真正同步的多通道数据采集

测试用品越大，产生的传感器和测量数据的数量就越多。最重要的是，与测试程序相关的时间延迟和成本的风险随着测试复杂度的增加而增加。在多通道混合信号数据采集系统中，由于时间偏移引起的测量误差是测试过程中的主要不确定因素之一。通常，数据采集设备需要通过 FPGA 编程、不准确的网络时间协议或额外的模块间同步线来进行同步。用于同步设备的 EtherCAT 解决方案基于分布式时钟。设备内部时钟的校准完全基于硬件。由此产生的时间误差显著小于1μs，确保高度同步测量。

5.数据采集与控制系统的紧密集成

数据采集方面的挑战分为两类: 数据采集系统灵活性造成的挑战和与系统集成有关的挑战。数据采集系统灵活性的限制可能会降低测试容量，缩小测试系统体系结构的选择范围，并提高成本。另一方面，系统集成的挑战往往源于使用数据采集和控制系统，而这些系统并没有明确地设计为协同工作。

可以选择从单个供应商购买数据采集和控制产品。尽管如此，由于控制和数据获取就像苹果和橘子一样，您可能无法从单个供应商那里获得应用程序的最佳解决方案。出于这个原因，许多知名的控制系统供应商现在为专门的数据采集产品提供 EtherCAT 连接。在相同的 EtherCAT 总线上结合数据采集和控制时，您可以确信每个时间戳都是对齐的，从而消除了测试结果的不确定性。