EtherCAT 主站3 - 指南

CoE – 在线功能（CoE – Online）

EtherCAT “CoE – 在线”（CoE – Online）选项卡

当连接到目标平台并在 IO 树中选中 EtherCAT 设备时，“CoE – 在线” 选项卡将生效。

“CoE” 是 “CANopen over EtherCAT”（基于 EtherCAT 的 CANopen 协议）的缩写。该选项卡列出从站设备对象字典（object directory）的内容，并允许用户修改该字典中读写型（RW）对象的内容。

对象字典中的索引分为不同区域，具体划分如下：

对象索引范围	含义说明
0x0000 – 0x0FFF	数据类型描述相关对象
0x1000 – 0x1FFF	通信相关对象此类对象不直接包含应用层信息，仅存储从站通信功能配置所需的参数（如每个 PDO 的映射内容、已激活 PDO 列表、时间参数等）
0x2000 – 0x5FFF	厂商自定义对象包含未在标准应用协议中定义、仅适用于特定客户的应用层信息
0x6000 – 0x9FFF	协议规范专用对象含有由标准应用协议定义的应用层信息
0xA000 – 0xFFFF	预留区域

CoE – Online 1：核心操作按钮

• “更新列表（Update List）” 按钮：点击后更新列表中显示的所有对象信息。
• “高级…（Advanced…）” 按钮：打开 “高级设置” 对话框，可在其中定义列表中需显示的对象类型。

CoE – Online 2：内容来源与显示设置

内容来源选择（单选按钮）

1. 在线 - 通过 SDO 信息（Online - via SDO Information）选中后，从站对象字典中的对象列表将通过 SDO（服务资料对象）信息从从站设备上传。可通过下方列表指定需上传的对象类型。

2. 离线 - 来自设备描述（Offline – from Device Description）显示 XML 文件中存储的从站设备描述信息。可通过下方列表指定需上传的对象类型。

3. 离线 - 通过 EDS 文件（Offline – via EDS File）选中后，从站对象字典中的对象列表将从用户供应的 EDS（电子数据表格）文件中读取。

字典类型选择

• 设备对象字典（Device OD）：选中后，将基础字典用作模块对象字典（Module Object Dictionary）。
• 模块对象字典（通过 AoE 端口）（Module OD (via AoE port)）：若存在专用字典，可凭借该选项将其设为模块对象字典（AoE：Ads over EtherCAT，基于 EtherCAT 的 ADS 协议）。

表明筛选设置（复选框）

• 隐藏标准对象（Hide Standard Objects）：勾选后，不显示标准对象。
• 隐藏 PDO 对象（Hide PDO Objects）：勾选后，不显示 PDO 相关对象。
• 添加到启动项…（Add to Startup…）：当前无作用，呈灰色不可用状态。
• 自动更新（Auto Update）：勾选后，对象的值将自动更新。
• 单次更新（Single Update）：勾选后，仅在重新上传对象列表或点击 “更新列表” 按钮时，才更新对象的值。
• 显现离线数据（Show Offline Data）：勾选后，表格将表明 “离线” 数据，“离线 / 在线数据” 文本框将显示 “离线材料”。在配置模式下，该复选框默认勾选。

状态指示文本框

• “离线 / 在线数据（Offline/ Online Data）” 文本框：以红色字体显示 “离线内容” 或绿色字体显示 “在线数据”，指示表格中当前显示的是 “在线” 值还是 “离线” 值。
• “模块对象字典（AoE 端口）（Module OD (AoE Port)）” 文本框：表明通过 AoE 端口访问的模块对象字典相关信息。

表格列说明

列名（Column）	列描述
索引（Index）	索引编号用于唯一标识参数，分为主索引和子索引，两者用冒号分隔。主索引相同的参数表示归属于同一组，按子索引排序区分。
名称（Name）	以易懂且通常自解释的文本形式显示参数名称。
属性（Flags）	指示参数的访问权限（仅读或读写）。
值（Value）	根据参数类型不同，值可以是文本、数字或其他参数的索引。
单位（Unit）	描述对象的单位（若有），并非所有对象都有单位。

同步单元分配（Sync Unit Assignment）

同步单元（Sync Unit）用于定义独立的 IO 设备单元，每个单元包含一致性且同步的过程数据。同步单元可整合不同从站设备的数据，系统会对每个同步单元执行周期性过程数据诊断；若某同步单元内的过程数据无效，控制应用可针对该单元执行相应的响应逻辑。

现场总线设备可分组至不同同步单元：若某同步单元内的某个现场总线设备发生故障，仅该单元内的设备会被标记为故障状态，其他同步单元的设备不受影响。以下场景建议创建同步单元：

1. 预期某 EtherCAT 从站可能发生故障（例如，为安全起见需关闭某架构分区的供电电压）；
2. 需关闭部分现场总线网段，且不希望影响其他设备运行。

同步单元有助于优化应用程序结构，尤其适用于 “部分机器组件可关闭，其余组件继续工作” 的场景。

打开 “同步单元分配” 对话框的操作路径：在 IO 树中选中对应的 EtherCAT 主站设备，在 “EtherCAT” 选项卡中点击 “同步单元分配…”（Sync Unit Assignment…）按钮。

同步单元分配 1：对话框核心配置

• “设备（Device）” 列：列出示例中的端子模块（terminals）和驱动 8（Drive 8）名称；
• “同步单元名称（Sync Unit Name）” 列：表明已分配给各端子模块和驱动的同步单元名称；
• 右侧任务分配区：为同步单元分配对应的任务。

设备分配操作步骤：

1. 在表格中选中需分配的一个或多个设备行；
2. 在 “同步单元名称” 文本框中输入目标同步单元名称，或从文本框下方的列表中选择；
3. 在 “强制同步单元任务（Forced Sync Unit Tasks）” 下选择需分配的任务；
4. 点击 “应用（Apply）”：保存修改的设置，对话框保持打开状态；
5. 点击 “确定（OK）”：保存设置并关闭对话框；
6. 点击 “取消（Cancel）”：关闭对话框，不保存任何修改。

新增同步单元入口：

在 IO 树中，右键单击对应 EtherCAT 设备下的 “SyncUnits” 条目，上下文菜单中将显示 “添加新项…（Add New Item…）”。

同步单元分配 2：插入同步单元

点击 “添加新项…”（Add New Item…），将打开 “插入同步单元（Insert Sync Unit）” 对话框。

同步单元分配 3：配置新同步单元

在 “插入同步单元” 对话框中：

• “名称（Name）” 文本框：输入新同步单元的名称；
• “备注（Comment）” 文本框：可输入该同步单元的说明信息；
• 点击 “确定（OK）”：创建新同步单元并关闭对话框；
• 点击 “取消（Cancel）”：关闭对话框，不创建新同步单元。

同步单元分配 4：删除同步单元

IO 树中 “SyncUnits” 节点下将新增名为 “sync_unit_2” 的同步单元。右键单击该同步单元名称，在上下文菜单中选择 “删除（Remove）”，即可删除该同步单元。

同步单元分配 5：同步单元与设备关联

双击 “sync_unit_2”，将打开含 “同步单元（Sync Unit）” 选项卡的对话框。示例中可将 “sync_unit_2” 分配给端子模块 2（terminal 2）；其他端子模块已提前完成同步单元分配：端子模块 3 关联 sync_unit_3、端子模块 4 关联 sync_unit_4、端子模块 5 关联 sync_unit_5、端子模块 6 关联 sync_unit_6、驱动 8 关联 sync_unit_8。

同步单元分配 6：工作计数器状态容差配置

“设置（Settings）” 选项卡中包含 “独立 WcState 容差周期（Individual WcState Tolerance Cycles）” 复选框：

• 勾选后，通过 “WcState 容差周期（WcState Tolerance Cycles）” 数值调节控件，可设置工作计数器状态（WcState）错误的允许发生次数；
• 该配置仅适用于当前对话框对应的同步单元。

同步单元分配 7：同步单元上下文与设备关联查看

示例中端子模块 3（terminal 3）已关联至 Task_3，因此：

• “同步单元上下文（Sync Unit Context）” 的 “名称（Name）” 文本框中显示 “Task_3”；
• “设备（Devices）” 区域显示端子模块 3 已连接至 sync_unit_3。

同步单元分配 8：在线状态查看

在 “在线（Online）” 视图中可查看端子模块 3 的状态：

• “序号（No）” 列：端子模块按顺序编号；
• 该同步单元中仅包含 1 个端子模块；
• “EtherCAT 地址（EtherCAT Addr）”：固定地址为 1002；
• “名称（Name）”：显示为 “Term 3”；
• “运行状态（State）”：表明为 “OP”（运行状态）。

同步单元分配 9：已创建同步单元与任务关联汇总

下方界面显示所有已创建的同步单元：sync_unit_2、sync_unit_3、sync_unit_4、sync_unit_5、sync_unit_6 和 sync_unit_8，对应的任务分配关系如下：

• sync_unit_2 关联 Task_2；
• sync_unit_3 关联 Task_3；
• sync_unit_4 关联 Task_4；
• sync_unit_5 关联 Task_5。

拓扑对话框（Topology dialog）

打开拓扑对话框的操控路径：在 IO 树中选中主站设备及需呈现拓扑的对应 EtherCAT 网络，切换至 “EtherCAT” 选项卡，点击 “拓扑…”（Topology…）按钮即可打开。

拓扑视图将展示所选主站设备所属 EtherCAT 网络的拓扑结构，可实时显示各设备的运行状态，凭借循环冗余校验（CRC）检测到的错误会在受影响端口附近标记。该对话框旨在帮助快速定位系统错误并及时修正。

拓扑对话框包含独立菜单栏，含 “视图（View）”“离线（Offline）” 和 “在线（Online）” 三个选项：

• “视图” 菜单：用于设置拓扑图的缩放比例（协助 1 倍、1.5 倍、2 倍）；
• “离线” 菜单：按配置文件显示静态拓扑结构；
• “在线” 菜单：显示当前运行中的实际拓扑结构。
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拓扑对话框 1：在线设备对比功能

“在线” 菜单下的 “对比对象（Compare with）” 选项将展开子菜单，点击 “已发现设备（Found Devices）” 可打开设备对比对话框。该对话框以列表形式展示 “已发现设备” 与 “已部署设备”，选中任一列表中的设备后，下方列表框将显示该设备的名称、类型、厂商 ID、产品代码及版本号。

拓扑对话框 2：拓扑表现与设备提示

• “离线” 菜单中点击 “展示拓扑（Show Topology）”：返回显示配置好的静态拓扑；鼠标悬停在设备上时，将弹出提示框，显示设备名称、类型、自动递增地址及 EtherCAT 地址。
• “在线” 菜单中点击 “表明拓扑（Show Topology）”：表现在线运行拓扑；每个设备上方将显示一条彩色线条，用于指示该设备的 EtherCAT 状态机当前状态。
• 

拓扑对话框 3：拓扑结构与状态标识示例

图示拓扑包含 1 个 EtherCAT 主站、6 个 EtherCAT 从站设备及 1 个驱动两台电机的驱动单元，在线视图中未显示主站后的第一个设备（EK1200 EtherCAT 电源单元），实际呈现顺序如下：

1. EL1859 端子模块（8 路数字输入 + 8 路数字输出）；
2. EL3255 端子模块（5 路电位器测量通道，含传感器供电）；
3. 3 个 EL1004 端子模块（每路含 4 路数字输入）；
4. EK1110 端子模块（EtherCAT 扩展模块，用于将驱动单元集成至拓扑）。

设备状态标识（设备上方彩色线条）：

• 主站：绿色 → 运行状态（Operational）；
• EL1859 端子模块：红色 → 初始化状态（Init）；
• EL3255 端子模块：连续橙色 → 预运行状态（Pre-Operational）；
• 第一个 EL1004 端子模块：半橙半绿 → 安全运行状态（Safe-Operational）（橙色代表预运行状态，绿色代表运行状态，象征该状态是两者的过渡阶段；预运行状态无法直接切换至运行状态，但运行状态可直接切换至预运行状态）；
• 中间 EL1004 端子模块：纯绿色 → 运行状态（Operational）；
• 右侧 EL1004 端子模块：蓝色 → 引导加载状态（Bootstrap）。

注：图示状态序列仅用于演示，不代表正常运行状态。

主站设备被选中时将显示虚线边框，其属性面板包含：

• “通用（General）” 选项卡：显示主站名称及唯一标识号；
• “在线（Online）” 选项卡：显现当前状态（示例中为运行状态），提供 “Init”“Pre-Op”“Safe-Op”“Op” 状态切换按钮，表格中展示发送传输帧数量、每秒发送帧数、丢失帧数及收发错误数，“清除帧计数（Clear Frames）” 按钮可将发送帧数清零。

在拓扑视图中右键单击主站或从站设备，将打开上下文菜单，可请求该设备切换至 “Init”“Pre-Op”“Safe-Op” 或 “Op” 状态。

选中 EtherCAT 从站设备时，将显示三个选项卡：

• “EtherCAT” 选项卡：显示配置信息（设备名称、类型、EtherCAT 地址、自动递增地址）及产品标识信息（厂商 ID、版本号、产品代码、序列号、产品及其版本号）；
• “在线（Online）” 选项卡：状态切换与监控；
• “过程数据（Process Data）” 选项卡：过程数据列表。

拓扑对话框 4：从站状态切换与过程数据操作

• “在线” 选项卡：给出 5 个状态切换按钮，可将选中从站设置为 “Init”“Pre-Op”“Safe-Op”“Op” 或 “Bootstrap” 状态，界面将表明当前状态与请求状态。若从站当前为 “Init” 状态，请求切换至 “Op” 状态时，将自动依次经过 “Pre-Op” 和 “Safe-Op” 状态。
• “过程数据” 选项卡：列示该从站的所有过程资料，包含各通道对应的变量名称、类型、大小及在线值；右键单击可执行变量写入或强制赋值操作。

拓扑对话框 5：故障模拟与恢复

主站 “在线” 选项卡中的 “清除 CRC 计数（Clear CRC）” 按钮可重置 CRC 错误计数器。示例中网络采用线型拓扑，运行模式下断开某端子模块的连接后，该模块及后续所有设备将因无法通过总线访问，在拓扑视图中显示为红色边框，其状态将被请求切换至 “Init”，实际当前状态为 “INIT NO_COMM”（初始化无通信）。断开并重新连接端子模块后，“接收错误（Rx Errors）” 计数器可能会递增，重新连接后的端子模块将恢复至 “运行（Operate）” 状态。

注意：带电设备严禁在设备带电状态下将其从组中移除。

拓扑对话框 6：CRC 错误标识

拓扑视图中从站设备下方的空心红色圆圈用于标识 CRC 错误：

• 端口 A 存在至少 1 个错误：设备左下方显示红色圆圈；
• 端口 B 存在至少 1 个错误：设备右下方显示红色圆圈；
• 端口 C 存在至少 1 个错误：端口 A 错误圆圈的下方展示红色圆圈；
• 端口 D 存在至少 1 个错误：端口 B 错误圆圈的下方显示红色圆圈。

端口对应的文本框或提示框中将显示错误计数，指示该端口已发生的错误次数。点击 “清除 CRC 计数” 按钮可将所有 CRC 错误计数器清零。

关键术语补充说明

1. INIT NO_COMM：初始化无通信状态，指从站处于初始化阶段且未与主站建立有效通信，通常由总线断开、设备离线等原因导致。
2. Line Topology：线型拓扑，EtherCAT 网络常见拓扑结构之一，设备按顺序串联，主站通过总线依次与各从站通信，某一设备断开可能导致后续设备通信中断。
3. CRC Error Indication：CRC 错误标识，通过可视化方式（红色圆圈）直观展示各端口的传输错误，便于快速定位物理层故障（如电缆破损、接头松动）。

来源：倍福官方文档：Beckhoff Information System - English