1.1 產品功能
JM-ECT-TCP 是自主研發的一款 ETHERCAT 從站功能的通訊網關。該產品主要功能是將 ETHERCAT 網絡和 MODBUS-TCP 網絡連接起來。
JM-ECT-TCP連接到 ETHERCAT 總線中做為從站使用，連接到 MODBUS-TCP 總線中做為主站或從站使用。
1.2 技術參數
1.2.1 ETHERCAT 技術參數
- 網關做為 ETHERCAT 網絡的從站，可以連接倍福、歐姆龍、基恩士等廠家的
PLC。
- 帶 2 個 RJ45 以太網接口，支持 100BASE-TX，MDI/MDIX 自檢測，可以組成鏈式網絡，支持環網冗余。
- 支持的最大 PDO 長度，inputs 和 outputs 各為 256 字節。Input 和 output 的方向是主站方向，input 是主站輸入，output 是主站輸出。
1.2.2 MODBUS-TCP 技術參數
- 網關的 MODBUS 接口可通過撥碼選擇做為主站（客戶端）或從站（服務器），兩種工作方式二選一工作。
- 網關作為 MODBUS 主站，支持 01H、02H、03H、04H、05H、06H、0FH、
10H 號功能。
- 網關作為 MODBUS 主站，最大可以開通 8 個通道，連接 8 個 MODBUS 從站。從站站號 1~8，對應端口號 10001~10008，端口號可以通過軟件進行更改。
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站號： |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
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端口： |
10001 |
10002 |
10003 |
10004 |
10005 |
10006 |
10007 |
10008 |
- 網關作為 MODBUS 從站，支持 02H、04H、0FH、10H 號功能。
- 網關作為 MODBUS 從站，端口號支持 501~504。
2. 產品外觀
2.1 產品尺寸圖
2.2 端子說明
3PIN 端子 L+：電源 24V
3PIN 端子 M：電源 0V
3PIN 端子 PE：保護地
網口 LAN：網關下載配置口
網口 P1：ETHERCAT 輸入接口
網口 P2：ETHERCAT 輸出接口
網口 P3：MODBUS-TCP 接口
2.3 指示燈
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標識 |
顏色 |
定義 | |
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PWR |
綠色 |
網關內部電源正常 | |
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LAN |
綠色 |
網關處于配置狀態，可以通過 LAN 接口下載配置 | |
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OK |
黃色 |
ETHERCAT 通訊正常 | |
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FAL |
紅色 |
ETHERCAT 通訊斷線 | |
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OK |
綠色 |
閃爍時表示 MODBUS-TCP 接口正在收發數據 |
2.4 撥碼說明
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標識 |
撥位 |
定義 |
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SW1 MODBUS 功能 |
Bit1 |
MODBUS 主從設置： ON：網關做為 MODBUS 主站（客戶端）工作 OFF：網關做為 MODBUS 從站（服務器）工作 |
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Bit2 |
協議設置：本產品固定撥到 ON ON：網關按照 MODBUS 協議工作 OFF：保留 | |
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Bit3 |
恢復出廠設置：撥到 ON，給產品上電，維持 5~10 秒，網關完成復位操作。撥到 OFF，網關重新上電，再次正常工作。 | |
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Bit4~Bit7 |
預留，撥到 OFF |
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Bit8 |
網關設置狀態： ON：網關處于設置狀態，用戶可以設置網關的配置信息 OFF：網關處于運行狀態。 |
3. 硬件電氣規范
3.1 電氣參數
◆ 電源：直流 24V/200mA（18V～30V 可用），使用中建議接好保護地 PE
◆ 工作環境：-25～55℃，濕度≤95%
◆ 防護等級：IP20
◆ 安裝方式：35mm 導軌
◆ 重量：500g
3.2 ETHERCAT 的電氣連接
ETHERCAT 采用標準 4 芯屏蔽電纜。建議用戶使用標準 ETHERCAT 插頭及標準 ETHERCAT 電纜。有關 ETHERCAT 安裝規范請用戶參照有關
ETHERCAT 技術標準。
3.3 MODBUS 的電氣連接
MODBUS-TCP 采用標準的 T568B 接法，支持直連和交叉接線方式，如上圖所示。MODBUS-TCP 只需要連接以太網的 1、 2、 3、 6 這四根信號線即可實現通訊。用戶需注意以太網線的屏蔽層連接良好。
4. 協議及數據轉換
4.1 協議轉換原理
網關分別從 ETHERCAT 一側和 MODBUS 一側讀寫數據，存入各自的緩沖區，網關內部將緩沖區的數據進行交換，從而實現兩邊數據的傳輸。
4.2 ETHERCAT 協議介紹
EtherCAT 現場總線協議是由德國倍福公司在 2003 年提出的，該通訊協議拓撲結構十分靈活，數據傳輸速度快，同步特性好，可以形成各種網絡拓撲結構。
EtherCAT 協議自從推出以來，憑借其優異的性能得到了工控領域的廣泛關注，并且取得了長足的發展。在2014年10月， EtherCAT現場總線成為GB/T 31230 即中國認可的國家標準，從 EtherCAT 技術從誕生之日起，在過去的短短十多年時間里快速發展壯大，已經占據了很大的市場份額，這充分證明了 EtherCAT 現場總線卓越的性能和出色的質量。
- 完全符合以太網標準。EtherCAT 是對傳統的以太網協議進行修改，因此可以與其他以太網協議并存于統一總線。EtherCAT 網絡中也可以使用普通的以太網設備，例如以太網線、以太網卡、交換機、路由器等設備。此外，任何具有標準以太網控制器的設備都可以作為 EtherCAT 主站，包括 PC 計算機、帶有以太網控制器的嵌入式設備。
- 卓越的性能。EtherCAT 是基于以太網技術，數據傳輸速度可以達到 100Mbit/s，是最快的工業以太網技術。EtherCAT 最大利用以太網帶寬進行數據傳輸，有效數據利用率高，可達 90%以上。另外 EtherCAT 數據幀處理的實時性很高，數據刷新周期小于 100us，滿足對實時性要求高的場合。此外，EtherCAT 使用高精度的分布式時鐘，能保證各個從站節點設備的同步精度小于 1us。
- 簡單、低成本。EtherCAT 結構簡單，而無需交換機或集線器，復雜功能的節點設備或簡單的 I/O 節點都可以用作 EtherCAT 從站。此外 EtherCAT 在網絡拓撲方面沒有限制，支持多種網絡拓撲結構，如線型、星型、樹型拓撲結構，以及各種拓撲結構的組合，從而使得設備連接非常靈活。
5. 網關配置及操作
要使網關實現正確的功能運行，需要如下幾個步驟：
- 使用GW Config 軟件配置網關的MODBUS 報文。
- 使用TCP Config8 軟件設置網關的MODBUS 網口參數。
- 使用GW Modbus Builder 軟件設置網關的ETHERCAT 輸入、輸出長度。
- 在ETHERCAT 主站軟件上配置網關。
- 正確設置撥碼，供電后網關開始運行。
以下章節對所有操作流程進行詳細描述：
5.1 配置網關的 MODBUS 報文
5.1.1 網關做為 MODBUS 主站
- 使用網線將電腦與網關的 LAN 網口連接。
- 將撥碼的第 8 位撥到 ON，此時網關處于配置狀態，然后給網關供電。
- 打開 GW Config 軟件，選擇“Modbus 配置”，點擊確定后進入設置界面。
- 雙擊軟件右側設備列表中的“Modbus Master”，可以添加一個虛擬主站到項目中，添加后可以在軟件左側項目樹中看到此主站，如下圖：
- 雙擊軟件右側設備列表中的“Modbus Slave”，可以添加一個從站到此主站的 Modbus 總線中，添加后可以在軟件的主窗口中看到 Modbus 總線中的所有站點，如下圖：
- 多次雙擊軟件右側設備列表中的“Modbus Slave”，可以添加多個從站。
- 雙擊主窗口中的“Modbus Master”圖標，彈出 Modbus 主站參數設置窗口，在這個窗口里，用戶可以設置 Modbus 總線的運行參數和網關做為
Modbus 主站工作時的特性，如下圖：
參數說明：
波特率：Modbus-RTU 總線的運行頻率，在Modbus-TCP 產品中，此參數無效，應保持默認值“9.6K”。
校驗位：Modbus-RTU 總線的數據格式，在Modbus-TCP 產品中，此參數無效，應保持默認值“8-1-N”。
超時時間：Modbus 從站響應的超時時間。主站發出報文后，如果在此時間內主站未收到來自從站的正確回復報文，則認為超時。超時后，主站認為此次通訊過程結束，主站自動轉入下一條報文的通訊過程。
空閑時間：Modbus 主站在完成一次報文通訊后，空閑這段時間后再發送下一條報文，從而保證從站有足夠的響應時間處理其他任務。
寫命令模式：如果設置成“寫一次”，則主站需要下發的數據改變時，觸發一次寫命令，如果成功完成寫命令，則直到下一次數據變化，才會再觸發一次寫命令。如果設置成“一直寫”，則不論數據是否變化，主站都會循環進行寫操作。 斷線模式：如果設置成“保持”，ETHERCAT 通訊斷線后，Modbus 一側的數據保持最后一次數據值不變。如果設置成“清零”，ETHERCAT 通訊斷線后，Modbus 一側的數據會被清零。
從站狀態監測：如果打開從站狀態監測功能，網關會在全部通訊數據的最后增加4 個字節（32 個bits），用于標識相應32 個從站是否在線。
- 雙擊主窗口的某一個“Modbus Slave”，可以設置該從站的報文。
- 如下圖所示，用戶給 1 號從站添加了 1 條寫線圈、1 條讀線圈、一條寫寄存器、一條讀寄存器。每一條報文，用戶可以在表格內修改起始地址和數據長度。
- 配置完成后，用戶再次雙擊“Modbus Master”，點擊“地址表”按鈕，彈出 Modbus 從站數據列表。此列表展示出用戶配置的全部報文，可以幫助用戶進行數據的地址映射。
- 用戶配置完成 Modbus 報文后，可以將配置下載到網關中。下載配置前
需要將撥碼第 8 位撥到 ON，電腦與網關的 LAN 口通過網線連接。
- 點擊菜單欄“設置——通訊設置——以太網設置”，進行下載網口設置，如下圖。其中“網絡適配器”指的是用戶操作的電腦 IP 地址，需要和設備 IP 地址在同一個網段內。“設備 IP 地址”指的是網關 LAN 口的 IP，出廠默認是 192.168.1.201，一般情況下用戶無需修改。“配置模塊地址”用戶忽略即可。
- 如果用戶需要修改網關 LAN 口的 IP 地址，可以點擊菜單欄“設置——通訊設置——修改設備 IP”，進行下載網口設置，如下圖。
- 用戶點擊“工具——下載”，等到軟件下方的“Status”狀態欄執行到 100%，即代表下載完成。
