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EtherCAT实时以太网现场总线
Ethe
rCAT
287
306 EtherCAT 研发相关产品
300 XFC 技术
292 EtherCAT 技术
Ethe
rCAT
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产品概览
系统描述
系统概览
EtherCAT用于自动化控制技术的工业以太网
EtherCAT 技术
XFC 技术
EtherCAT 研发相关产品
EtherCAT 组件
工业 PC
嵌入式控制器
EtherCAT 端子模块
EtherCAT 端子盒
基础组件
EtherCAT 驱动器
TwinCAT
TwinSAFE
www.beckhoff.com.cn/EtherCAT
290
292
298
306
28
174
448
738
762
316
292
860
934
300
Ethe
rCAT
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EtherCAT 端子盒
数字量 I/O EP1xxx，EQ1xxx，
ER1xxx*
464
数字量输入
EP2xxx，EQ2xxx，
ER2xxx*
471
数字量输出
EP23xx，EQ23xx，
ER23xx*
478
数字量混合型
模拟量 I/O EP3xxx，EQ3xxx，
ER3xxx*
484
模拟量输入
EP4xxx，ER4xxx* 487
模拟量输出
特殊功能 EP5xxx，ER5xxx* 488
位置测量
EP6xxx，ER6xxx* 490
通讯
EP7xxx，ER7xxx* 492
运动控制
EP8xxx，ER8xxx* 495
多功能 I/O 端子盒
系统 EP1111 496
带 ID 拨码开关的 EtherCAT 耦合器
EP1122 496
2 端口 EtherCAT 分支端子盒
接口端子盒
EP9214，EP9224 497
用于 EtherCAT 端子盒的 4/4 通道
配电箱
EtherCAT 端子模块产品概览
EtherCAT 组件
基于 PC 的控制系统
工业 PC CPxxxx 46
面板型 PC
EtherCAT 主站）
Cxxxx 94
控制柜式 PC
EtherCAT 主站）
嵌入式控制器 CXxxxx 174
嵌入式控制器
（EtherCAT 主站）
软 PLC /
运动控制
TwinCAT 860
EtherCAT 主站和开发环境
安全技术 TwinSAFE 934
开发、可升级的
控制技术
冗余 TwinCAT EtherCAT
冗余
919
通过电缆冗余能力扩展
EtherCAT 主站
EtherCAT 端子模块
耦合器 EK1xxx 330
EtherCAT 耦合器 E-bus
BK1xxx 337
EtherCAT 耦合器 K-bus
EKxxxx 338
用于 EtherCAT 端子模块的
总线耦合器
数字量 I/O EL1xxx | ES1xxx 342
数字量输入
EL2xxx | ES2xxx 352
数字量输出
模拟量 I/O EL3xxx | ES3xxx 368
模拟量输入
EL4xxx | ES4xxx 396
模拟量输出
特殊功能 EL5xxx | ES5xxx 404
位置测量
EL6xxx | ES6xxx 409
通讯
EL7xxx | ES7xxx 427
运动控制
系统端子模块 EL9xxx | ES9xxx 434
系统端子模块
* EPxxxx：防护等级为 IP 67 的工业级外壳，EQxxxx：防护等级为 IP 69K 的不锈钢外壳，ERxxxx：防护等级为 IP 67 的锌合金压铸外壳
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rCAT
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
EtherCAT 端子盒
数字量 I/O EP1xxx，EQ1xxx，
ER1xxx*
464
数字量输入
EP2xxx，EQ2xxx，
ER2xxx*
471
数字量输出
EP23xx，EQ23xx，
ER23xx*
478
数字量混合型
模拟量 I/O EP3xxx，EQ3xxx，
ER3xxx*
484
模拟量输入
EP4xxx，ER4xxx* 487
模拟量输出
特殊功能 EP5xxx，ER5xxx* 488
位置测量
EP6xxx，ER6xxx* 490
通讯
EP7xxx，ER7xxx* 492
运动控制
EP8xxx，ER8xxx* 495
多功能 I/O 端子盒
系统 EP1111 496
带 ID 拨码开关的 EtherCAT 耦合器
EP1122 496
2 端口 EtherCAT 分支端子盒
接口端子盒
EP9214，EP9224 497
用于 EtherCAT 端子盒的 4/4 通道
配电箱
驱动技术
伺服驱动器 AX51xx 776
额定电流最高达 170 A 的
EtherCAT 伺服驱动器，1 通道
AX52xx 778
额定电流最高达 2 x 6 A 的
EtherCAT 伺服驱动器，2 通道
EL7201 431
伺服电机端子模块，50 V DC，4 A
伺服电机 AM80xx 793
采用单电缆传输技术（OCT）的
同步伺服电机
AM85xx 801
转子惯量更高并采用单电缆技术
（OCT）的同步伺服电机
AM88xx 810
采用单电缆技术（OCT）的不锈钢
同步伺服电机
AM3xxx 814
同步伺服电机
ALxxxx 820
直线伺服电机
紧凑型伺服驱
动技术
AM81xx 835
采用单电缆技术（OCT）的同步伺服
电机，适用于 EL7201 伺服端子模块
AM31xx 835
适用于 EL7201 伺服端子模块的同步
伺服电机
输送系统 XTS 842
XTS 磁悬浮输送系统
基础组件
PCI Ethernet FC9001，FC9011 750
1 通道 PCI 以太网卡
FC9002 751
2 通道 PCI 以太网卡
FC9004 751
4 通道 PCI 以太网卡
FC9051，FC9151 752
1 通道迷你 PCI 以太网卡
FC9022 751
2 通道Gbit PCI 以太网卡
PCI EtherCAT FC1100 753
PCI EtherCAT 从站接口卡
FC1121 753
PCI Express EtherCAT 从站接口卡
分支器 CU2508
实时以太网端口倍增器
756
CU1128 757
EtherCAT 分支器
EP9128 760
EtherCAT 分支端子盒，
8 通道 EtherCAT M8，IP 67
光纤转换器 CU1521-0000 758
EtherCAT 光纤转换器（多模）
CU1521-0010 758
EtherCAT 光纤转换器（单模）
CU1561 758
EtherCAT 塑料光纤转换器
EP952x 761
EtherCAT 光纤转换端子盒（IP 67）
现场总线端子盒
现场总线端
子盒
IL230x-B110 689
带 EtherCAT 接口的 IP 67 耦合器
端子盒
IExxxx 706
扩展端子盒
用于 IP-Link
现场总线模块 FM33xx-B110 734
带 EtherCAT 接口的热电偶
现场总线模块
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rCAT
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
EtherCAT – 用于实现自动化的超高速通讯
技术亮点
– 以太网直达端子模块 – 具有完全连续性
– 以太网过程接口可从 1 位扩展到 64 kB– 首款真正的、用于现场层的以太网解决方案
– 精确计时，适合时间同步
性能
– 12 µs 内 256 个数字量 I/O– 30 µs 内 1,000 个数字量 I/O– 50 µs 内 200 个模拟量 I/O（16 位），20 kHz 采样率
– 100 µs 内 100 个伺服轴
– 350 µs 内 12,000 个数字量 I/O
拓扑结构
– 总线形、树形或星形拓扑结构
– 一个网络内最多可容纳 65,535 台设备
– 网络规模近乎无限（> 500 km）
– 有无交换机均可运行
– 经济高效的电缆敷设：工业以太网电缆（CAT 5）– 物理层：
– Ethernet 100BASE-TX 通过双绞线，2 个从站之间的距离 最远可达 100 米
– Ethernet 100BASE-TX 通过光纤电缆，2 个从站之间的距 离最远可达 2 千米
– 支持总线网段的热连接
地址空间
– 网络范围内的过程映像：4 Gbyte– 设备过程映像：1 位至 64 kbyte– 地址分配：自由配置
– 设备地址选择：通过软件自动完成
成本优势
– 无需再进行网络调整：降低工程成本
– 通过软件主站实现硬实时功能：无需插卡
– 无需有源基础组件（交换机等）
– EtherCAT 所使用的以太网电缆和连接器低于传统的现场总
线所使用的电缆和连接器
– EtherCAT 协议直达每一个 I/O 端子模块：无需复杂的总线
耦合器
– 高度集成了 EtherCAT 从站控制器，因此接口成本较低
协议
– 直接内置于以太网帧内的优化协议
– 完全由硬件实现
– 用于路由和接口：UDP 数据报文
– 传递时进行处理
– 用于精确同步的分布式时钟
– 时间戳数据类型，用于纳秒范围内的分辨率
– 用于高分辨率测量的过采样数据类型
诊断功能
– 断点检测
– 连续的“线路质量”测量能够精确定位传输故障
– 拓扑结构视图
接口
– 用于标准以太网设备的交换机端子模块
– 用于现场总线设备的现场总线端子模块
– 分布式串行接口
– 通讯网关
– 连接至其它 EtherCAT 系统的网关
开放性
– 与以太网完全兼容
– 可以通过交换机和路由器运行
– 可以与其它协议混合运行
– 互联网技术（Web 服务器、FTP 等）
– 可与现有的总线端子模块系列兼容
– 协议完全公开
– EtherCAT 是 IEC、ISO 和 SEMI 标准.
EtherCAT 技术协会
– 拥有众多会员公司的国际化联盟组织
– 成员包括用户和制造厂商
– 为技术开发提供支持
– 保障互操作性
– 设备规范的集成和制定
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
协议处理完全在硬件中进行 | 协议 ASIC 可灵活组态。过程接口可从 1 位扩展到 64 kbyte。
确地将数据包传送到所连接的以太网节
点，但带宽的利用率却很低，特别是对
于典型的自动化设备，因为即使是对于
非常小的数据量，也必须要发送一个完
整的以太网帧。而且，输出或驱动控制
器重定向所需要的时间以及读取输入数
据所需要的时间都要受制于具体的实现
方式。通常也需要使用一条子总线，特
别是在模块化 I/O 系统中，它与 Beckhoff 的 K-bus 总线一样，传输可能能够同步，
且速度也较快，但它还是不可避免地会
增加通讯总线传输的延迟。
EtherCAT 技术突破了其它以太网解决方
案的系统限制：通过该项技术，无需接
收以太网数据包，将其解码，之后再将
过程数据复制到各个设备。在每台设备
中（直达每个端子模块），EtherCAT 从站控制器在报文经过其节点时读取相应
的编址数据，同样，输入数据也是在报
文经过时插入至报文中。帧被传递（仅
被延迟几位）过去的时候，从站会识别
出相关命令，并进行相应处理。此过程
是在从站控制器中通过硬件实现的，因
此与协议堆栈软件的 Run-Time 系统或
处理器性能无关。网段中的最后一个 EtherCAT 从站将经过充分处理的报文发
回，这样第一个从站就会将该报文作为
一种响应报文发回到主站。
实时以太网：超高速以太网直达端子
模块
Beckhoff 基于以太网现场总线系统的 EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）技术具有性能优异、拓扑结
构灵活和系统配置简单等特点。EtherCAT 突破了传统现场总线系统的限制，为
现场总线技术领域树立了新的性能标
准：30 µs 内可以更新 1000 个I/O，利用
以太网和因特网技术实现垂直优化集
成，网络容量几乎无限。使用 EtherCAT 后，可以用简单的线型拓扑结构替代昂
贵的星型以太网拓扑结构，无需昂贵的
基础组件。EtherCAT 还可以使用传统的
交换机连接方式，以集成其它的以太网
设备。
其它的实时以太网方案需要专用的主站
硬件或扫描卡，而 EtherCAT 只需要价格
低廉的标准以太网卡便可实现。
运行原理
目前，有许多方案力求实现以太网的实
时能力：例如，CSMA/CD 介质存取过程
方案，即禁止高层协议访问过程，而由
时间片或轮询方式所取代的一种解决方
案。另一种解决方案则是通过专用交换
机精确控制时间的方式来分配以太网
包。尽管这些解决方案能够比较快和准
从以太网的角度看，EtherCAT 总线网段
就是一个可接收和发送以太网帧的大型
以太网设备。但是，该“设备”不包含
带下游微处理器的单个以太网控制器，
而只包含大量的 EtherCAT 从站。与其它
任何以太网设备一样，EtherCAT 不需要
通过交换机就可以建立通讯，从而创建
一个纯粹的 EtherCAT 系统。
以太网直达端子模块
以太网系统直达系统中的每个设备，即
直达每个端子模块；无需使用子总线。
耦合设备中的物理层由 100BASE-TX 或 –FX 转换为 E-bus，以满足电子端子排等
模块化设备的需求。端子排内的 E-bus 信号类型（LVDS）并不是专用的，它还
可用于 10 Gbit 以太网。在端子排末端，
物理总线特性被转换回 100BASE-TX 标
准。
主板集成的以太网 MAC 足以作为主站设
备中的硬件使用。DMA（直接存储器存
取）用于将数据传输到主内存。解除了 CPU 存取网络数据的负担。Beckhoff 的
多端口插卡中运用了相同的原理，它在
一个 PCI 插槽中最多捆绑了 4 个以太网
通道。
用于自动化控制技术的工业以太网
耦合器端子模块
电源系统：
24 V DC
EtherCAT 网段
I/O 电源：
5…230V DC
电源 电源
光电隔离
数字量 I/O 模拟量 I/O
光电隔离DC/DC 转换
光电隔离
现场总线收发器
电源 电源
I/O E-bus端子模块 智能化 E-bus 端子模块
位于 E-bus 中的现场总线主站
EtherCAT 末端端子模块
将物理层传输介质从
以太网转换为 E-bus2...4 位宽的 I/O 数据
接口直达 E-bus高达 1 kbyte 宽的 I/O 数据和参数接口与 E-bus 直接相连
4...8 kbyte 宽的过程
数据和参数接口
带 EtherCAT 扩展接口
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
FMMU：报文处理完全在硬件中进行
EtherCAT 从站控制器（ESC） | EtherCAT 不仅在 I/O 设备之间进行高速数据传输，它在设备内部的数据传输速度也同样很快。
数字量 I/O 由 EtherCAT 从站控制器直接处理，并无延迟地通过本地固件直接操控，与该设备的微处理器性能无关。
性能
EtherCAT 使网络性能达到了一个新境界。
1000 个分布式 I/O 数据的刷新时间仅为 30 µs －包括端子模块周期时间。单个以
太网帧最多可进行 1486 字节的过程数
据交换，几乎相当于 12000 个数字输入
和输出，而这一数据量的传输所花费的
时间仅为 300 µs。
与 100 个伺服轴的通讯每 100 µs 执行一
次。可在这一周期时间内更新带有命令
值和控制数据的所有轴的实际位置及状
态，分布时钟技术使轴的同步偏差小于 1 微秒。
超高性能的 EtherCAT 技术可以实现传统
的现场总线系统无法迄及的控制理念。
这样，通过总线也可以形成超高速控制
回路。以前需要本地专用硬件支持的功
能现在可在软件中加以映射。巨大的带
宽资源使得状态数据能够与任何数据并
行传输。EtherCAT 技术使得通讯技术与
现代高性能的工业 PC 相匹配。总线系
统不再是控制理念的“瓶颈”。分布式 I/O 可能比大多数本地 I/O 接口运行速度
更快。
协议
EtherCAT 是用于过程数据的优化协议，
它既可以在以太网帧内直接传送，也可
以封装为 UDP/IP 数据报文。UDP 协议
在其它子网中的 EtherCAT 网段由路由器
进行寻址的情况下使用。EtherCAT 帧可
包括几个 EtherCAT 报文，每个报文都服
务于一块逻辑过程映像区的特定内存区
域，该区域最大可达 4 GB。数据顺序不
依赖于网络中以太网端子的物理顺序，
可任意编址。从站之间可进行广播、多
播和通讯。
该协议还可处理通常为非循环的参数通
讯。参数的结构和含义通过针对各种设
备类别和应用的 CANopen 设备规范定义。
EtherCAT 还支持符合 IEC61491 标准的 SERCOS 伺服规范。
除了符合主站 /从站原理的数据交换外，
EtherCAT 还非常适合用于实现控制器之
间（主站/主站）的通讯。自由编址的
网络变量可用于过程数据以及参数、诊
断、编程和各种远程控制服务，可满足
各种应用需求。主站/从站与主站/主站
之间的数据通讯接口也相同。
这种网络性能优势在具有相对中等运算
能力的小型控制器中较为明显。EtherCAT 周期时间如此之短，使得它可以在两个
控制周期之间完成。因此，控制器总是
能够获取最新的输入数据；输出以最小
的延迟寻址。无需增强本身的运算能
力，控制器的响应行为就能够得到显著
改善。
EtherCAT 技术原理具有可塑性，并不束
缚于 100 Mbaud 的通讯速率，甚至有可
能扩展为 Gbit 的以太网。
From the master
To the master
数字量 I/O
μC，RAM，等等
现场总线/以太网控制器
常规的设备结构
数字量 I/O
EtherCAT 从站控制器
EtherCAT 设备结构
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rCAT
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
可自由选择拓扑结构 | 在布线上具有最大的灵活性：是否使用交换机，是采用总线型拓扑结构，还是树型拓扑结构，均可任意
选配组合。自动进行地址分配；无需设置 IP 地址。
EtherCAT 替代 PCI随着 PC 组件越来越趋于小型化，工业 PC 的实际尺寸大小逐渐由所需要的插槽数
目决定。而高速以太网的带宽和 EtherCAT 通讯硬件（EtherCAT 从站控制器）的数
据宽度使得 PC 接口转移到 EtherCAT 系统
中的智能接口端子模块上成为可能。除
分布式 I/O、轴和控制单元外，现场总线
主站、高速串行接口、网关及其它通讯
接口等复杂系统可以通过 PC 上的一个
以太网端口进行寻址。甚至对无协议变
体限制的其它以太网设备也可通过分布
式交换机端子模块进行连接。由于一个
以太网接口足以满足整个外围设备的通
讯，因此，这不仅极大地精简了工业 PC 主机的体积和外观，而且也降低了工业 PC 主机的成本。
拓扑结构
总线形、树形或星型：EtherCAT 支持几
乎任何类型的拓扑结构。因此，由于现
场总线而得名的总线结构或线型结构也
可用于以太网。最有效的系统连线方法
是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组
合。因为所需接口在 I/O 模块等很多设
备中都已存在，所以无需附加交换机。
当然，仍然可以使用传统的、基于以太
网的星型拓扑结构。
还可以选择不同的电缆以提升连线的
灵活性：灵活、经济的标准超五类以
太网电缆可采用 100BASE-TX 模式传送
信号，两台设备之间的最大电缆长度
为 100 米。以太网带宽（如不同的光缆
及铜缆）可以结合交换机或光纤转换器
使用。信号变量可以根据每个电缆间
距单独选择。EtherCAT 系统最多可连接 65,535 台设备，因此整个网络规模几乎
是无限的
分布式时钟
精确同步对于同时动作的分布过程而已
尤为重要，例如，几个伺服轴在同时执
行协调运动时便是如此。
最有效的同步方法是精确排列分布时
钟。与完全同步通讯中通讯出现故障会
立刻影响同步品质的情况相反，分布排
列的时钟对于通讯系统中可能存在的
相关故障延迟具有极好的容错性。采
用 EtherCAT 后，数据交换就完全基于纯
硬件机制。由于通讯采用了逻辑（借助
于全双工高速以太网的物理层）环网结
构，基准时钟可以简单、精确地确定各
个从站时钟传播的延迟偏移 — 反之亦
然。分布式时钟基于该值进行调整，这
意味着可以在网络范围内使用非常精确
的、信号抖动小于 1 微秒的时间基。
此外，高分辨率的分布式时钟不仅可以
用于同步，还可以提供数据采集的本地
时间精确信息。由于采用了扩展数据类
型，因此，可以给被测量值分配非常精
确的时间戳。
热连接
许多应用都需要在运行过程中改变 I/O 组态。例如，需求不断变化的加工中心、
装备传感器的刀具系统或智能化的传输
系统、灵活的工件执行机构或可单独关
闭印刷单元的印刷机等。EtherCAT 系统
的协议结构中已经考虑到了这些需求：
热连接功能可以将网络的各个部分连在
一起或断开，或“飞速”进行重新组
态，针对不断变化的组态提供灵活的响
应能力。
高可用性
选择冗余电缆可以满足人民对提高系统
可靠性方面日益增长的的需求，以保证
设备更换时不会导致网络瘫痪。EtherCAT
工业 PC
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
分布式时钟 | CPU、I/O 和驱动单元的本地独立系统同步
也支持热备份的主站冗余。由于在环路
中断时 EtherCAT 从站控制器芯片将立刻
自动返回数据帧，一个设备的失败不会
导致整个网络的瘫痪。例如，拖链设备
可以配置为分支拓扑，以防止电缆断
开。
Safety over EtherCAT为了实现 EtherCAT 安全数据通讯，我们
开放了 Safety over EtherCAT 协议。该协
议已经由德国技术监督局（TÜV）鉴定
为符合 IEC 61508 定义的 SIL3 等级要求。
EtherCAT 被用作单一通道通讯系统。传
输介质被认为是“黑色通道”而不被包
括在安全协议中。因此，该安全协议也
可通过其它通讯系统、背板或 WLAN 传输。传输周期可根据要求缩短，不会影
响残留误差率。Safety over EtherCAT 主站
和从站之间的安全数据循环交换被称作
为由看门狗定时器监控的连接。一个主
站能建立并监控多个不同从站的连接。
诊断功能
网络的诊断能力对于提高网络可靠性和
缩短调试时间 — 从而降低总成本 — 来
说至关重要。只有快速而准确地检测出
故障，并明确标明其所在位置，才能快
速排除故障。因此，在 EtherCAT 的研发
过程中，特别注重全面的诊断功能。
试运行期间，驱动或 I/O 端子模块等节
点的实际配置需要与指定的配置进行匹
配性检查，拓扑结构也需要与配置相匹
配。由于整合的拓扑识别过程已延伸至
各个端子，因此，这种检查不仅可以在
系统启动期间进行，也可以在网络自动
读取时进行（配置上载）。
数据传输过程中出现的位故障可以通过
评估每台设备上的 CRC 校验进行检测。
除断点检测和定位之外，EtherCAT 系统
的协议、物理层和拓扑结构还可以对各
个传输段分别进行品质监视，与错误计
数器关联的自动评估还可以对关键的网
络段进行精确定位。此外，也可以检测
和定位电磁干扰、连接器破损或电缆损
坏等一些渐变或突变的错误源。
EtherCAT 组件
在硬件方面，EtherCAT 端子模块内部集
成了 EtherCAT 技术。防护等级为 IP 20
的 I/O 系统采用的是成熟的 Beckhoff 总线端子模块系统外壳。与总线端子模
块不同的是，现场总线的协议数据是在
总线耦合器内部实现转换，然后传递给内
部、独立于现场总线的端子模块总线（指
K-Bus），而 EtherCAT 协议则在完全保
持不变的状态下直达各个 EtherCAT 端子
模块。除带有 E-bus 接口的 EtherCAT 端子模块之外，也可通过 EtherCAT 总线耦
合器 BK1120 来连接带有 K-bus 接口的
成熟的标准总线端子模块。这样可确保 Beckhoff 新老产品与广泛使用的系统之
间的兼容性和连续性。为您现有和未来
的投资提供有力保障。
能够直接连接 EtherCAT 网络，无需额外
使用耦合器端子盒。EPxxxx 系列采用符合 IP 67 防护等级的工业级外壳，非常适合
用于直接安装在极端恶劣工况下的机器
上。EQ 系列不锈钢外壳的防护等级达到 IP 69K，可以用于食品、化工、制药等
对卫生要求很高的行业。
Beckhoff 工业 PC、CX 系列嵌入式控制
器、具有控制功能的控制面板以及以
太网 PCI 接口卡，均已集成 EtherCAT 功
SSSS
SM
t
SS
IPC
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rCAT
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
协议结构 | 过程映像分配可自由组态。数据在 I/O 端子模块中被直接复制到过程映像内的所需位置：无需额外进行映射。高达 4 GB 的超大寻址空间。
的有可能实现的任何行业的应用要求。
这样就确保了 EtherCAT 技术功能和接口
以最佳方式用于多种应用领域。该组织
确保将 EtherCAT 技术便捷且经济有效地
集成到大量自动化设备中，同时确保集
成后设备的互操作性。
EtherCAT 技术协会（ETG）是正式的 IEC 合作组织中现场总线标准化的合作组
织，成员资格对所有公司开放。
详细信息，请访问网站：
www.ethercat.org.cn
能。Beckhoff 还可提供带有 EtherCAT 接口的伺服驱动器。
开放性
EtherCAT 技术不仅完全兼容以太网，而
且在“设计”之初就具备良好的开放性
特征：该协议可与其它基于以太网的服
务和协议并存于同一物理介质中－通常
只会对整个网络性能有很小程度的影
响。对以太网的设备类型没有限制，设
备可通过交换机端口在 EtherCAT 段内进
行连接。不会影响周期时间。带现场
总线接口的设备可通过 EtherCAT 现场总
线主站端子模块集成到网络中。UDP 协议变体允许设备整合于任何插槽接口
中。EtherCAT 是一个完全开放的协议，
是公认的正式 IEC 规范（IEC 61158，type 12）。
EtherCAT 技术协会
EtherCAT 技术协会（EtherCAT Technology Group，简称 ETG）是为来自于各种工业
领域的主要用户公司和领先的自动化设
备制造商提供的平台，旨在共同支持，
推广及发展 EtherCAT技术。ETG 的目标
是保证 EtherCAT 技术满足并超越最广泛
HDR 2HDR 1Ethernet HDR HDR n CRC
IPC逻辑过程映像：最大
4 G
B
数据 1 数据 2 数据 n
子报文 1 子报文 2 子报文 n
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
EtherCAT 系统概览
100 m
Industrial Ethernet cable(100BASE-TX)
Flexible topology EtherCAT bridge
Cable redundancy
SafetyFieldbus integration
Ethernet TCP/IP
E-bus K-bus
IPC
IPC
IPC
BK1250
EL6692
IPC
Bus/line
Tree/star
TwinSAFE PLC Safety inputs/outputs
Safety Drives withTwinSAFE option cards
Fibre optic(100BASE-FX)
50 m (POF)2,000 m (multimode)20,000 m (singlemode)
100BASE-FX
IPC
Automation suite,EtherCAT master
灵活的拓扑结构
自动化套件，EtherCAT 主站
工业 PC
总线/线型
树型/星型
工业以太网电缆（100BASE - TX）
光纤（100BASE - FX）
100BASE - FX
50 m（POF）2,000 m（多模）20,000 m（单模）
现场总线集成
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
100 m
Industrial Ethernet cable(100BASE-TX)
Flexible topology EtherCAT bridge
Cable redundancy
SafetyFieldbus integration
Ethernet TCP/IP
E-bus K-bus
IPC
IPC
IPC
BK1250
EL6692
IPC
Bus/line
Tree/star
TwinSAFE PLC Safety inputs/outputs
Safety Drives withTwinSAFE option cards
Fibre optic(100BASE-FX)
50 m (POF)2,000 m (multimode)20,000 m (singlemode)
100BASE-FX
IPC
Automation suite,EtherCAT master
EtherCAT 桥接端子模块
工业 PC
工业 PC
工业 PC
电缆冗余
工业 PC
安全技术 安全输入/输出
带 TwinSAFE 选项卡的安全驱动器
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
XFC | 通过极速控制技术提高
生产效率
I/O 响应时间包括所有硬件的处理时间（工业 PC、EtherCAT 和 I/O 系统），从物理输入事件发生到输出响应的整个过程。由于 XFC 技术能够实现 I/O 响应时间< 100 μs，因此，PLC 编程人员可以轻松实现以前只有伺服控制器在配备数字信号处理器的条件下才有可能达到的控制性能。
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
TwinCAT 工业 PC 高速 I/O 驱动技术
EtherCAT | XFC 使得速度更快
随着 XFC 极速控制技术的推出，Beckhoff 可为您提供一套全新理念的超高速控制
解决方案：XFC 基于优化的控制和通讯
架构，由先进的工业 PC、具有可扩展实
时特性的超高速 I/O 端子模块、EtherCAT 高速工业以太网系统和 TwinCAT 自动化
软件组成。采用 XFC 技术后，可以实现 I/O 响应时间 ≤ 100 µs。因此，该技术为
以前由于受技术限制而无法满足性能要
求的用户提供了一种全方位提升控制性
能的新理念。
XFC 代表着一种速度极快且时间确定性
极高的控制技术，它包括控制领域所涉
及到的所有硬件和软件组件：它包含了
控制领域所涉及到的所有硬件和软件组
件：优化的输入和输出组件，可以非常
精确地检测信号或初始化任务；用作为
极速通讯网络的 EtherCAT ；高性能工业 PC；连接所有系统组件的 TwinCAT 自动
化软件。
过去，控制周期时间一般都在 10-20 ms 左右，通讯接口处于自由运行状态，导
致准确性的精度不够,并影响过程信号。
随着高性能工业 PC 控制器的实用性技
术迅猛发展，周期时间可降至 1-2 ms，几乎缩减了 10 倍。因此，许多特殊控
制回路可被移到中央控制器中，大大节
省了成本，提高了智能化算法应用方面
的灵活性。
XFC 则可以使响应时间再缩短 10 倍，即
周期时间低至 100 µs 或更低，而不会对
中央智能控制系统和相关的高性能算法
产生任何影响。此外，XFC 技术不仅可
以缩短周期时间，而且还可以提高时间
精度和分辨率。
全新的方案能提高机器性能，降低响应
时间，让用户从中受益匪浅。例如，预
防性维护测试任务、空闲时间监视或部
件质量文件归档等功能都可被轻松地集
成到设备控制中，而无需额外使用昂贵
的专用设备。在一个实际的自动化解决
方案中，并不是所有的任务都必须达到
超高速或者高精度－很多任务仍然可以
采用“普通的”解决方案进行处理。因
此，XFC 技术不仅完全兼容已有的解决
方案，而且还可以在相同的硬件和软件
均中与已有的解决方案同时使用。
TwinCAT – 极速实时控制软件
– Microsoft Windows 环境下实现实
时性，周期时间最短为 12.5 µs– XFC 实时任务支持标准的 IEC
61131-3 编程规范
– XFC 技术兼容 Windows 和 TwinCAT 的标准特性
EtherCAT – 极速控制通讯技术
– 30 µs 内可处理 1000 个分布式
数字量 I/O– EtherCAT 协议直达每一个 I/O 端子模块，无需子网支持
– 标准以太网控制器的优化使用，
如 EtherCAT 主站中的 Intel® PC 芯片架构
– 基于分布式时钟的高级
实时特性
– 同步性
– 时间戳
– 超采样
EtherCAT 端子模块 – 极速 I/O 技术
– 为所有信号类型提供完整的 I/O 产品线
– 高速数字量和模拟量 I/O– 可通过时间戳和超采样特性实现
极高的时间分辨率（10 ns）
工业 PC – 极速主控 CPU– 基于高性能实时主板的工业 PC– 结构紧凑是优化控制应用的要素
www.beckhoff.com.cn/XFC
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
时间戳/多时间戳
通常，过程数据以其各自的数据格式传输（例如，一个数字
量值用一个位来表示，一个模拟量值用一个字来表示）。因
此，当传输记录时，过程记录的时间相关性在通讯周期中是
固定的。它表明时间分辨率和精度也会受到通讯周期的限
制。
除用户数据之外，时间戳数据类型还包含一个时间戳。该时
间戳 — 一般采用普遍存在的系统时间表示 — 能够为过程记
录提供高精度的时间信息。时间戳可以用于输入（例如，识别
一个已发生事件的时间）和输出（例如，计时一个响应）。
这样，例如，可以在切换输出时及时确定精确的点位置。该
切换任务在执行时与总线周期无关。
时间戳端子模块每个总线周期可以执行一个切换任务或切换
事件，而多时间戳端子模块每个周期最多可以执行 32 个切换
任务或切换事件。
XFC 技术
分布式时钟
在一个普通的离散式控制环路中，输入组件在某个特定时间
获取实际数据，并通过通讯组件将结果传输到控制系统。控
制组件计算响应，输出组件将结果发送给设置值输出模块
（输出组件），并发布给被控制系统处理。
控制过程的关键要素是：响应时间最小，实际值获取时间的
确定（即，必须尽可能地精确计算时间），以及相应时间确
定的设定值输出。从时域上看，通讯和计算同时发生，却又
互不相关。只要结果在输出单元中有效，并可持续到下一次
输出，即要求 I/O 组件具备时间精度，而不是要求通讯或者运
算单元具备时间精度。
因此，EtherCAT 分布时钟代表基本的 XFC 技术，同时也是 EtherCAT 通讯的一个通用组件。所有的 EtherCAT 设备自身都配
备了本地时钟，并通过 EtherCAT 通讯自动连续地与其它所有
时钟保持同步。通讯运行时间偏差可以得到补偿，因此，通
常情况下，所有时钟之间的最大偏差小于 100 纳秒。而且，
分布式时钟的当前时间也被称作为系统时间，因为它可以始
终在整个系统中有效。
用于时间戳端子模块的信号技术（64 位时间分辨率）
– 数字量信号单次事件触发的时间测量极为精确：分
辨率为 1 纳秒，内部采样 10 纳秒，分布式时钟的
精度<< 1 µs（+ 输入延迟）
– 分布式数字输入信号上升沿或下降沿的高精度时间
测量
– 分布式输出信号的高精度计时，与控制周期无关
– 分布式时钟绝对时间的分辨率为 64 位，可以实现
轻松的时间处理> 580 年
用于多时间戳端子模块的信号技术
（32 位时间分辨率）
– 每个周期可以实现 32 个事件的精确时间测量：分
辨率为 1 纳秒，视配置而定，内部采样 10…40 µs– 分布式数字输入信号上升沿或下降沿的高精度时间
测量
– 分布式输出信号的高精度计时，与控制周期无关
– 时间分辨率为 32 位的分布式时钟，足够用于完成 ±4 秒时帧内的动作
分布式时钟
– CPU、I/O 和驱动设备的分布式绝对系统时间同步
– 内部采样 10 纳秒
– 分布式时钟精度<< 1 µs
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
1 1
1 1
超采样
通常，过程数据在每一个通讯周期中被准确地传输一次。与
此相反，一个过程记录的时间分辨率直接取决于通讯周期时
间。只有缩短周期时间，才有可能获得更高的时间分辨率，
但周期时间又往往受到相关的实际条件限制。
超采样数据类型能够实现在一个通讯周期内对一个过程记录
以及对包含在一个数组中随后产生的（输入）或之前已产生
的（输出）所传输的所有数据进行多次采样。超采样系数描
述了在一个通讯周期中采样的次数，因此是 1 的倍数。即使
是在一般的通讯周期时间条件下，也可以轻松达到 200 kHz 的采样率。I/O 组件中的采样触发受本地时钟控制（或全局系统
时钟），因此，它可以使整个网络范围内的分布式信号之间
的时间关系得以关联。
高速 I/O
快速的物理响应要求相关联的控制系统具备相应的较短控制
周期。只有当控制系统已经检测并处理一个事件时，才会产
生一个响应。
传统的方法要达到 100 µs 的周期时间，需要依赖专用的、独
立的控制器，这些控制器必须拥有直接控制的 I/O。这种方法
有明显的缺陷，因为这些独立的控制器对系统总体而言只包
含了极其有限的信息，而且也不能制定更高层次的决策。
此外，参数重整定（例如加工新工件）也受到限制。另一个
明显的缺陷是固定的 I/O 配置，一般情况下，不能对其进行扩
展。
极短的控制周期时间
– 1100 µs（最小 12.5 µs）– 全方位提升 PLC 应用的性能等级：
100 µs 级的控制环
极快的 I/O 响应时间
– 最慢 85 µs– 时间确定的同步输入和输出信号转换，仅有细小的
处理时间抖动
– 处理时间抖动独立于通讯和 CPU 抖动超采样信号
– 在一个控制周期内实现多次信号转换
– 通过分布时钟实现硬实时同步
– 适用于数字量输入/输出信号
– 适用于模拟量输入/输出信号
– 支持 EtherCAT 模拟量 I/O 端子模块
– 信号转换频率最高可达 100 kHz – 最高分辨率可达 10 µs– 支持 EtherCAT 数字量 I/O 端子模块
– 最高 1 MHz – 时间分辨率最高可达 1 µs– 应用
– 快速信号监视
– 快速函数发生器输出
– 信号采样与周期无关
– 快速回路控制
中央控制
特殊控制
过程
中央控制
过程
下属特殊控制（有限的过程映像）
快速中央控制（完整的过程映像） Ethe
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
速时间链路，并已集成到所有的通讯设
备中。
XFC 技术至关重要的特点是可以选择将
所有 I/O 组件都直接集成到 EtherCAT 通讯
中，因此，无需子通讯系统（子总线）。
在很多 XFC 端子模块内部，数/模、模/数转换器都是直接与 EtherCAT 芯片相连接，
从而避免了信号延迟。
控制组件 — 高性能工业 PC如果要求运行速度更快、控制算法更
强，则中央控制技术相对多个分布式的
小型控制器而言则具有明显优势。
高速多核处理器十分适合同时用于控制
任务和设备的人机操作。而新一代 CPU 所具备的超大容量高速缓存对于 XFC 技术而言也是非常有利的，因为高速算法
正是在此缓存中运行，从而使得处理速
度更加快捷。
XFC 具有更短周期时间的一个重要因素
是：CPU 不再需要承担传统现场总线采用
的基于 DPRAM 机制的中央控制板的复
杂过程数据的复制任务。EtherCAT 过程
数据通讯完全由集成的以太网控制器（带
有 DMA 总线主站的网络接口卡）处理。
软件组件－ TwinCAT 自动化软件包
TwinCAT 是一款高性能的自动化控制软
件，它在全面支持 XFC 技术的同时，还
保留了所有常用的功能。TwinCAT 实时
核支持具有不同周期时间的不同任务。
现代工业 PC 可以轻而易举地实现 100 µs 的周期时间，甚至更低。多个（不同的）
现场总线可以被集成在一个主干网络
里混合使用，相关的配置和通讯周期也
可以根据现场总线的性能得到优化。在 TwinCAT 软件环境中，EtherCAT 可以充分
利用通讯系统，并可以使用多个独立的
时间等级，即分布式时钟。不同的时间
等级可以使 XFC 和普通的控制任务共存
于同一个系统之中，决不会因满足 XFC 的需求而出现“瓶颈效应”。
TwinCAT 专为 XFC 技术提供了一个新选项，
即在独立的通讯调用期间读取输入，并
且在计算后直接输出。由于 EtherCAT 的通讯速度极快，输入可以“正好”在控
为了实现上文阐述的 XFC 技术，必须要
求相关的控制系统全面支持所有的硬件
和软件组件，包括高速、时间确定的通
讯和 I/O，以及控制硬件。XFC 的一个重
要组成部分是软件组件，它负责控制算
法的快速处理和整个系统的优化配置。
Beckhoff 提供的专业 XFC 产品主要包括 4 个部分：EtherCAT 现场总线、由 EtherCAT 端子模块组成的 I/O 系统、硬件平台工
业 PC和 TwinCAT 控制软件。所有的组件
都基于开放的标准，它表明任何一位工
程师或程序员都可以开发基于标准组件
的、高性能的高速控制解决方案（即，
无需特殊硬件支持）。
集成 XFC 技术的 I/O 组件
标准的 EtherCAT 端子模块全方位地支持 XFC 技术。所有的端子模块都支持 I/O 转换同步通讯 — 更为准确地说 — 支持已
经成为 EtherCAT 技术标准的分布式时钟。
XFC 端子模块还提供了额外的特殊功能，
尤其适合高速或高精度的应用场合：
– 数字量 EtherCAT 端子模块具有极短
的开通/关断时间特性，或模拟量端
子模块具有非常短的转换时间
– 带 有 时 间 戳 功 能 / 多 时 间 戳 的 EtherCAT 端子模块和 EtherCAT 端子盒
可以精确锁定某个数字量或者模拟
量事件发生时的系统时间。数字量
或者模拟量的值也可以在预定的时
间里精确输出
– 带有超采样功能的端子模块可以使
实际值获取或设定值输出的分辨率
大大高于通讯周期时间
通讯组件 — 充分利用 EtherCAT 性能
由于其拥有高速通讯和高数据利用率，
EtherCAT 为实现 XFC 提供了基本的前提条
件。然而，网络通讯速度并不能代表一
切。作为一种选择，可以使用总线方式
交换几个独立排列的过程映像，并结合
控制应用类型的特点，同时应用 XFC 技术和标准的控制技术。中央控制系统可
以从复制和映射等耗时的任务中解脱出
来，从而将一切可以利用的计算能力用
于控制算法。
EtherCAT 分布式时钟构成了 XFC 技术的高
制任务开始之前进行读取和处理，并紧
随其后立刻分发输出。某些情况下，其
最终响应时间比现场总线的周期时间还
要快。
TwinCAT 所具备的特殊扩展功能使得 XFC 数据类型（时间戳和超采样）的处理更
加简单。PLC 功能块可以对时间戳进行
简单的分析和计算。TwinCAT 示波器软件
可以按照分配的超采样率显示通过超采
样方式捕获的数据，并可以进行更加精
确的数据分析。
XFC 组件
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
工业 PC
TwinCAT
EtherCAT 端子模块
EtherCAT 端子盒
高速 I/O
高速 I/O 使得硬件内的延迟可忽略不计。
超采样
超采样通过采样多个信号的方式提供精确的时间分辨率。
EtherCAT
EtherCAT 超高速通讯技术是实现 XFC 技术的基础。
工业 PC
高性能工业 PC 具有足够的运算能力来缩短 XFC 周期时间。
TwinCAT
TwinCAT 自动化软件包支持 XFC 技术，包括实时性的实施和对超采样、时间戳和分布式时钟等 XFC 功能的扩展。
时间戳
时间戳输入/输出模块可用于以相等的时间间隔实现响应。
驱动技术
灵活的驱动器接口具有更短的周期时间，能够实现多轴高动态性、严格同步的控制过程。
EtherCAT 伺服驱动器
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
EtherCAT | 研发相关产品
数字量 I/O 接口
16 位 µC 接口
调试接口
PIC 示例应用程序
EtherCAT 板载式控制卡
PDI 选择开关
SPI
EtherCAT 评估套件
www.beckhoff.com.cn/EtherCAT-development-products
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
技术参数 ET1100 ET1200
EtherCAT 端口数量 4（最多 4 x MII） 3（最多 1 x MII）
FMMU 8 3
SYNC 同步管理器 8 4
DPRAM 8 kbyte 1 kbyte
分布式时钟 有（64 位） 有（64 位）
过程数据接口 32 位数字量 I/O
SPI
8/16 位 µC
16 位数字量 I/O
SPI
–
外壳 BGA128，10 x 10 毫米 BGA128，10 x 7 毫米
更多信息 www.beckhoff.com.cn/ET1100
EtherCAT ASIC 芯片 ET1100 和 ET1200 为实现 EtherCAT 从站提
供了一种紧凑、经济的解决
方案。它们直接在硬件中处
理 EtherCAT 协议，因而可确保
硬件设备的高性能和实时性，
而与任何下游从站微控制器及
相关软件无关。通过芯片提供
的三个过程数据接口 – 数字量 I/O、SPI 和 8/16 位 µC（ET1200 无该接口），EtherCAT ASIC 能够
实现简单的数字量模块，而
不再需要微控制器或研发自
带处理器的智能设备。这两
种 ASIC 芯片都带有分布式时
钟功能，通过该功能能够实
现 EtherCAT 从站<< 1 µs 的高精
度同步。芯片供电电压为 3.3 V 或 5 V；内核电压为 2.5 V，由
集成的同相稳压器生成或者
直接供电。ET1100 是一种适用
于任何类型 EtherCAT 设备的解
决方案；ET1200 则特别适用于
将 E-bus/LVDS（低压差分信号
技术）作为内部接口的模块
化设备。由于这两种 ASIC 芯
片结构紧凑，且外部组件数量
少，因此它们仅需极小的安装
空间。
ET1100 ASIC 外壳（BGA128）尺
寸仅为 10 x 10 毫米，该芯片最
多可支持 4 个 EtherCAT 端口。8 kB 的双口内存（DPRAM）空间
用于读写过程数据和参数数
据，可选择性地通过平行或
串行数据总线寻址。作为一
种选择，也可在无控制器的
情况下使用 ASIC 芯片。在这
种情况下，最多可直接连接 32 个数字量信号。
ET1200 ASIC 芯片是 ET1100 的“小”型变体；其 QFN48 外壳
尺寸仅为 7 x 7 毫米，芯片结构
更为紧凑。该设备带有 16 个数字量 I/O 接口和用于实现高
精度同步的分布式时钟硬件。
通过高速（20 Mbit/s）串口寻
址 1 kB 的 DPRAM。这种“小
型 ASIC 芯片”最多可提供三
个 EtherCAT 端口，其中一个
可被用作 MII 来连接一个标准
的物理层；另外两个端口用
于 LVDS，因此 ET1200 特别适
用于将 LVDS 用作内部总线物
理层的模块化设备。
ET1100，ET1200 | EtherCAT ASIC 芯片
ET1100，ET1200
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
采用 EtherCAT IP 核可以在一个 FPGA（现场可编程门阵列－即
一个包含可编程逻辑组件的设
备）上实现 EtherCAT 通讯功能
和应用特定的功能。EtherCAT 功能可自由配置。IP 核可被集
成到自己的 FPGA 设计中，它可
以通过 Avalon® 或 AMBA® AXI™ 接口在片上系统（SoCs）中与
软核处理器或硬处理器系统整
合在一起。物理接口和内部功
能可调，例如 FMMU 和同步管
理器数量、DPRAM 大小等等。
过程数据接口（PDI）和分布
式时钟也是可配置的。其中包含
的各个功能都与 EtherCAT 规范
和 EtherCAT ASIC 芯片（ET1100，ET1200）兼容。
基于数量的授权 ET1811（Altera® FPGA）让一些制造商和研发服
务供应商能够以较低的初始投
资进入 EtherCAT 研发领域。若
要研发一台 EtherCAT 从站设备，
必须一次性付清烧制 ET1811 使
用授权的费用，外加烧写 1000 次的 ET1811-1000 的使用专利
权税。每次烧制之前，必须提
前付清烧写 1000 台设备使用
授权的专利权税。
研发服务供应商只需要一次性
付清基于数量的授权ET1811 一次性起价价格；ET1811-0030 系统集成商 OEM 使用授权费
用则需要客户在每次使用时支
付。最终客户需要支付烧制使
用授权（ET1811-1000）的专利
权税。
ET181x
ET1810，ET1811，ET1812 | 用于 Altera® FPGA 的 EtherCAT IP 核
评估版授权（Open Core Plus IP）提供全功能、有时间限制的版本。 www.beckhoff.com.cn/ET1810
可配置的功能 ET1810，ET1811，ET1812
PHY 接口 1…3 个 MII 端口、1…3 个 RGMII 端口或 1…2 个 RMII 端口
FMMU 0…8
SYNC 同步管理器 0…8
DPRAM 0…60 KB
分布式时钟 0…2 个 SYNC 输出，0…2 个锁存输入（32/64 位u）
过程数据接口 32 位数字量 I/O，SPI，8/16 位异步 µC 接口，Avalon 接口，AMBA AXI3 接口，64 位通用 I/O
更多信息 www.beckhoff.com.cn/ET1810
订货信息
节点锁定 IP 核授权
ET1810 节点锁定授权，用于在一个工作站上使用 EtherCAT IP 核。该授权报价包含一年维护和更新费用。
ET1810-0010 适用于 Altera 的 FPGA 的节点锁定IP核授权（ET1810）扩展，用于一个附加的工作站
ET1810-0020 用于节点锁定授权（ET1810）的维护期限延长一年
基于数量的节点锁定授权
ET1811 一次性付清烧制基于数量的锁定节点授权的初始费用，用于在一个工作站上使用可自由配置的 EtherCAT IP 核
ET1811-1000 每烧写 1000 台设备使用授权的专利权税，需要 ET1811
ET1811-0020 维护期延长一年，需要 ET1811
ET1811-0030 系统集成商 OEM 授权
浮动授权
ET1812 用于 Altera FPGA 的在一个网络中的浮动授权
ET1812-0010 浮动授权（ET1812）扩展，用于一个附加的工作站
ET1812-0020 用于浮点授权（ET1812）的维护期限延长一年
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
ET1815，ET1816
订货信息
节点锁定 IP 核授权
ET1815 节点锁定授权，用于在一个工作站上使用 EtherCAT IP 核。该授权报价包含一年维护和更新费用。
ET1815-0010 适用于 Xilinx 的节点锁定 IP 核授权（ET1810）扩展，用于一个附加的工作站
ET1815-0020 用于节点锁定授权（ET1815）一年的更新维护
基于数量的节点锁定授权
ET1816 一次性付清烧制基于数量的锁定节点授权的费用，用于在一个工作站上使用可自由配置的 EtherCAT IP 核；
目标硬件：所选的 Xilinx 设备
ET1816-1000 烧写 1000 台设备使用授权的专利权税，需要 ET1816
ET1816-0020 一年更新维护，需要购买 ET1816
ET1811-0030 系统集成商 OEM 授权
采用 EtherCAT IP 核可以在一个 FPGA（现场可编程门阵列－即
一个包含可编程逻辑组件的设
备）上实现 EtherCAT 通讯功能
和应用特定的功能。EtherCAT 功能可自由配置。IP 核可被集成
到自己的 FPGA 设计中，它可
以通过 Avalon® 或 AMBA® AXI™ 接口在片上系统（SoCs）中与
软核处理器或硬处理器系统整
合在一起。物理接口和内部功
能可调，例如 FMMU 和同步管
理器数量、DPRAM 大小等等。
过程数据接口（PDI）和分布式
时钟也是可配置的。其中包含的
各个功能都与 EtherCAT 规范和 EtherCAT ASIC 芯片（ET1100，ET1200）兼容。
基于数量的授权 ET1816 使一些
制造商和研发服务供应商能
够以较低的初始投资进入 EtherCAT 研发进程。若要研发
一台 EtherCAT 从站设备，可一
次性付清烧制 ET1816 使用授
权的费用，外加烧写 1000 次的 ET1816-1000 的使用专利权
税。每次烧制之前，必须提前
付清烧写 1000 台设备使用授权
的专利权税。
研发服务供应商只需要一次
性付清烧制基于数量的授权 ET1816 的费用；集成商为每个
客户实施 EtherCAT 都需要购买 ET1816-0030 系统集成商的 OEM 使用授权。最终客户需要支付
烧制使用授权（ET1816-1000）的专利权税。
ET1815，ET1816 | 用于 Xilinx® FPGA 的 EtherCAT IP 核
评估版授权
提供全功能、有时间限制的版本。 www.beckhoff.com.cn/ET1815
可配置的功能 ET1815，ET1816
PHY 接口 1…3 个 MII 端口、1…3 个 RGMII 端口或 1...2 个 RMII 端口
FMMU 0…8
SYNC 同步管理器 0…8
DPRAM 0…60 KB
分布式时钟 0…2 个 SYNC 输出，0… 民2 个锁存输入（32/64 位u）
过程数据接口 32 位数字量 I/O，SPI，8/16 位异步 µC 接口，PLB v4.6 接口，AMBA AXI4/AXI4 LITE 接口，64 位通用 I/O
更多信息 www.beckhoff.com.cn/ET1815
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rCAT
309
技术规格若有变更，恕不另行通知。
EL9820 | EtherCAT 评估套件
EL9820
这些评估套件可被用作为 EtherCAT 从站的研发平台。
评估套件配备了板载式控制
卡，可通过 ASIC 芯片 ET1100 实现完整的 EtherCAT 连接。
所有数字量 I /O、SP I 和异
步微控制器过程数据接口
（PDI）都连接到引脚并可通
过 PDI 选择开关进行选择。
可选择性地将 SPI 接口与一
个包含在套件中的 PIC 微控
制器相连，或直接连接到
引脚上。同时，套件还提供
一个控制器用编程和调试接
口。因此，EL9820 系列可以
被用作为 EtherCAT 从站堆栈
代码 ET9300（包含在评估套
件中）的平台。
技术参数 EL9820
评估套件 母板
EtherCAT 从站控制器 ASIC ET1100
EtherCAT 板载式控制卡 FB1111-0142，搭载 ASIC ET1100
软件 EtherCAT 从站堆栈代码 ET9300
附件 电缆，文档
培训 可选择作为 TR8100 提供
更多信息 www.beckhoff.com.cn/EL9820
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
订货信息
FB1111-0140 带 ET1100 和 µC 接口的 EtherCAT 板载式控制卡；可以作为 EtherCAT 接口集成到设备中
FB1111-0141 带 ET1100 和 SPI 接口的 EtherCAT 板载式控制卡；可以作为 EtherCAT 接口集成到设备中
FB1111-0142 带 ET1100 和数字量 I/O 接口的 EtherCAT 板载式控制卡；可以作为 EtherCAT 接口集成入设备中；包含在 EL9820
评估套件中
FB1111 系列 EtherCAT 板载
式控制卡提供基于 EtherCAT ASIC 芯片 ET1100 的完整
的 EtherCAT 连接。所有的 FB1111 都有相同的结构，
并可与 EtherCAT 评估套件
配套使用。可将它们作为 EtherCAT 接口集成到设备中。
FB1111 | EtherCAT 板载式控制卡
www.beckhoff.com.cn/FB1111
FB1111
Ethe
rCAT
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技术规格若有变更，恕不另行通知。
技术参数 ET2000
端口/通道数 8/4
上行端口 1 Gbit/s
延迟 约为 1 µs
时间戳分辨率 1 ns（通道 0/1）
软件接口 WinPcap
数据传输率 侦听器端口：100 Mbit/s，上行端口：1 Gbit/s
硬件诊断 每个通道 1 个链路/活动 LED，1 个电源 LED
电源 24（18…30）V DC，500 mA，3 极接线端子（+、—、PE）
外形尺寸（W x H x D） 约 100 mm x 150 mm x 40 mm
工作温度 0…+55 °C
更多信息 www.beckhoff.com.cn/ET2000
ET2000 多通道侦听器是由 Beckhoff 推出的一款用于分析任何工业
以太网解决方案的通用设备。
该设备集成了 8 个端口，因此可
对 4 个独立的通道进行无限的同
步记录，速度可达 100 Mbit/s。支持所有的实时以太网标准（如 EtherCAT，PROFINET 等）和传统的
办公以太网网络。
ET2000 外壳采用小巧的磨砂设计，
非常适合在本地设备上或实验室
中使用。四个通道可以记录并分
析四个独立的网络或同一个网络
中的不同数据点。两个方向上的
所有数据帧末尾带有侦听器硬件
中的高精度时间戳信息，并复制
到 Gbit 的上传端口。时间戳高分
辨率达 1 ns，可非常精确地对连接
的网段进行分析。ET2000 侦听器
对连接的总线透明。由于它的周
期延迟（仅< 1 µs）极小，因此该
设备对系统的影响非常小。
该设备可以与 PC 上的任一个 Gbit 以太网接口进行连接。用于免费
的 Wireshark 网络协议监测程序
的一个插件使得采用该程序分析
记录结果和高精度时间戳成为可
能。
ET2000 | 工业以太网多通道侦听器
ET2000Et
herC
AT
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Safety over EtherCAT
为了实现 EtherCAT 安全相关
数据通讯，我们完全开放 Safety over EtherCAT 协议。该
协议已经由德国技术监督局
（TÜV）鉴定为符合 IEC61508 定义的 SIL3 等级要求。
EtherCAT 被用作单一通道通讯
系统。传输介质被认为是“黑
色通道”而不被包括在安
全协议中。因此，该安全
协议也可通过其它通讯系
统、背板或 W L A N 传输。
Safety over EtherCAT 主站和从
站之间的安全数据循环交换
被称作为由看门狗定时器监
控的连接。
在一台设备中实施 Safety over EtherCAT 主站和从站技术的授
权是免费的。
Safety over EtherCAT
www.beckhoff.com.cn/ET9402
订货信息
ET9402 Safety over EtherCAT 一致性测试工具
– 包括一个完整的测试套件，用于测试 FSoE 从站设备的一致性
– 测试套件通过 TÜV 认证
– FSoE CTT 的前提条件是要有效申购一个 ET9400
有了 FSoE 一致性测试工具
（FSoE CTT），就能够使
用 EtherCAT 接口自行测试 Safety over EtherCAT（FSoE）从站设备。在研发 EtherCAT 设 备 期 间，在一个授权
的 EtherCAT 技术协会测试中
心内使用 ET9402 工具有助于
确保一致性，以及为官方、
独立的一致性测试准备好所
需的设备。
工具基于 EtherCAT 一致性
测试工具（ET9400），在 Safety over EtherCAT 功能方
面进行了扩展。FSoE CTT 的
前提条件是要有效申购一个 ET9400。
测试包括一个完整的测试套
件，用于测试 FSoE 从站设
备的一致性。测试套件通过 TÜV 认证。根据 EtherCAT 技术协会（ETG）的 Safety over
EtherCAT 一致性测试策略，
每位采用 Safety over EtherCAT 的 EtherCAT 设备的制造商都
必须通过当前的 FSoE 测试版
本和所需的 FSoE 一致性测试
工具证明 Safety over EtherCAT 实施的一致性。
ET9402 | Safety over EtherCAT 一致性测试工具
以太网报文
Safety over EtherCAT 帧
以太网帧头
安全数据 安全数据
EtherCAT 帧头
1.数据报文 2.数据报文
Ethe
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订货信息
ET9000 EtherCAT 组态工具的使用授权
订货信息
ET9200 EtherCAT 主站样本代码的使用授权
ET9000，ET9200，ET9300 | EtherCAT 开发软件
ET9000 | EtherCAT 组态工具
通过 EtherCAT 规范中明确定
义的接口，在开发 EtherCAT 主站的时无需开发组态工具。
EtherCAT 主站开发人员可直接
使用 EtherCAT 组态工具，或
将它集成自己的软件包并一
起发行。
用于配置一个 EtherCAT 网络
的 Windows 软件包括一个用
于以下目的的组态工具：
– 读取 XML 设备描述（ESI）– 生成 XML 配置描述（ENI）
特性
– 在线功能
– 扫描 EtherCAT 网络
– 诊断功能
– 用于调试的自由运行
在线模式
– 拓扑结构视图
– 自动化软件接口将组态工
具作为 COM 服务器启动
– COM 接口
– 用于在客户端和服务
器之间交换参数的 XML 接口
– 安全组态，
EL69xx 安全 PLC （Safety over EtherCAT）
– 包括嵌入式图形化用户操
作界面
– EXE 文件，可在 Windows XP、Vista 和
Windows 7（32 位）下执行
如果使用了 Beckhoff 的 TwinCAT 自动化软件，则无需使用 EtherCAT 组态工具。
ET9200 | EtherCAT 主站采样代码
EtherCAT 主站采样代码软件
是一款 Windows 用户模式下
的应用程序，用于展示如
何实施 EtherCAT 主站。在 ET9200 的基础上，Beckhoff 为 EtherCAT 主站开发人员提供 TR8200 培训。
特点
– 系统引导和配置
– 从一个网络适配器接收
“源”EtherCAT 帧，以及
发送“源”EtherCAT 帧到
一个网络适配器
– 管理 EtherCAT 从站状态
– 读取 XML 配置描述
– 发送初始化指令（定义用
于从站设备的不同状态变
化）
– 邮箱通讯
– CoE（CAN Application protocol over EtherCAT）
– SoE（Servodrive Profile over EtherCAT）
– EoE（Ethernet over EtherCAT）
– FoE（File Access over EtherCAT）
– AoE（ADS over EtherCAT）
– 集成了虚拟交换机功能
– 循环的过程数据通讯
– 分布式时钟状态机
软件作为源代码发送并可根
据具体的硬件环境（以太网
控制器）加以调整，然后集
成到实时环境中。
ET9000，ET9200
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www.beckhoff.com.cn/ET9200
Ethe
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订货信息
ET9400 一年的 EtherCAT 一致性测试工具使用授权
ET9400 | EtherCAT 一致性测试工具
ET9300，ET9400
订货信息
ET9300 EtherCAT 从站堆栈代码的使用授权
（可通过 EtherCAT 技术协会网页的会员区域从 Beckhoff 网站免费下载）
ET9300 | EtherCAT 从站堆栈代码
EtherCAT 从站堆栈代码（SSC）是在 ANSI C 中编写的代码。
其模块化和简单的结构使得
从站开发速度更快。
可通过 SSC 实现大量的 EtherCAT 从站，从 I/O 到驱动器。堆栈
可轻松根据不同的平台调整，
因为它可提供定义好的硬件
接入层并且也支持不同的控
制器结构。
SSC 自 2004 年起已经可供用
户使用，且一直与 EtherCAT 技术协会合作进行 SSC 的维护和
提升。在某种程度上，SSC 被认为是 EtherCAT 从站设备执
行的参考。特别注重与协议
规范的一致性。
所提供的从站堆栈代码工具
提供了生成从站堆栈代码、
设备说明文件（ESI）和独特
源代码文件的可能性，以满
足开发人员自己的需要。
功能（摘录）
– ESM（EtherCAT 状态机）
– 邮箱协议：
– CoE（CAN application protocol over EtherCAT）
– AoE（ADS over EtherCAT）
– EoE（Ethernet over EtherCAT）
– FoE（File Transfer over EtherCAT）
– preparation for SoE （Servo drive profile over EtherCAT）
– 支持引导装载程序准备
– 各种同步（例如，DC），
包括 Sync Watchdog– 根据 ETG.6010 规范执行
CiA402 驱动行规的示例
AoE CoE SoE EoE FoE
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www.beckhoff.com.cn/ET9400
使用一致性测试工具（CTT）可以自行测试 EtherCAT 从站
设备。在研发 EtherCAT 设备期
间，在一个授权的 EtherCAT 技术协会测试中心内使用 ET9400 工具有助于确保一致性，以
及为官方、独立的一致性测
试准备好所需的设备。
ET9400 工具的运行需要一台
采用 Windows 操作系统的标准
PC；无需专用硬件。激励被测
设备（Device under Test，DuT）的 EtherCAT 帧从标准 PC 网口发送和接收。该工具从一
个XML文件读取测试规则，
因此不修改测试工具本身也
可以增加测试场景设定。测
试结果和注释显示在一个测
试记录器中，并可保存为一
个 XML 文件。测试结果和
备注在一个记录器窗口中显
示，然后可保存为一个 XML 文件。该工具同时测试和验
证 EtherCAT 设备电子描述文
件（ESI，EtherCAT 从站信息
文件），而且包括一个编辑
器以新建和编辑 ESI 文件。
该工具也可读取、编辑和写
入 EEPROM（SII，从站信息接
口）数据。除了上述项目之
外，下列项目也将包含在测
试范围中：
– CoE 对象目录、SII 和 ESI 的一致性测试
– SII 和 ESI 设备描述信息的
合理性
– EtherCAT 状态机（ESM）
测试
– 使用 SoE 和 CoE 进行邮箱
通讯
– 对象字典测试符合 CiA 402 规范
– 可通过 FSoE 协议测试
（需要 ET9204）扩展
邮箱过程数据
状态机（DC） Sync
过程数据接口：串联/并联
平台：小字节序/大字节序/8、16、32 位
EtherCAT 从站控制器
模拟量&数字量CIA402实例应用程序
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Ethe
rCAT
端子
模块
