基于总线控制的EtherCAT分布式I/O方案上市，原理图&代码开源！

EtherCAT是一项高性能、低成本、应用简单、拓扑灵活且开源的确定性工业以太网技术。该技术突破了其他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。其关键工作原理在于其节点对以太网数据帧的处理：在数据帧向下游传输的过程中，每个节点读取寻址到该节点的数据，并将它的数据写入数据帧。这种传输方式提高了带宽利用率，使得每个周期通常用一个数据帧就足以实现整个系统的数据刷新，同时，网络无需使用交换机或集线器，从而确保了实时操作并避免延迟。

因此，EtherCAT成为高性能的分布式I/O系统的理想选择。EtherCAT 网络可连接多达 65535 个设备，网络容量几乎没有限制，可以将模块化的 I/O 设备设计为每个 I/O 片都是一个独立的 EtherCAT 从站，而包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需30us。

在这样的背景下，我爱方案网配合原厂发展方案商生态，推荐基于总线控制的EtherCAT分布式通用I/O智能解决方案，方案原理图开源可交付，更方便工程师设计开发相应方案。

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FCE1302高性能EtherCAT分布式I/O方案

方案简介：

此方案使用FCE1302/FCE1200(AISC)作为 I/O 模块的核心组件，集成了STM32F405 微控制器芯片相结合，支持 EtherCAT 协议，可实现最高 250us 的同步周期。通过 LVDS 接口，还支持扩展插片式  I/O 模块，涵盖数字量和模拟量等多种类型。模块间的通信速率可高达 100Mbit/s。本方案具有较好的兼容性，能够无缝融入多样化的工业自动化环境，可以为 EtherCAT 分布式 I/O 方案设计提供最具性价比的参考设计方案。

方案优势：

适用于国产化需求

支持 EtherCAT 协议

同步周期最快 250us

可扩展插片式 I/O 数字量、模拟量等 I/O 模块

采用 LVDS 通信，通信速率可达100Mbit/s支持 XML 配置文件导入模块

支持网络拓扑结构扩展

FOE/COE/EOE 等功能

方案搭配 STM32F103 系列 MCU

MCU 和 ESC 之间通过使用 SPI进行数据通信

FCE1302高性能EtherCAT分布式I/O方案与国际大厂方案对比

其他EtherCAT伺服驱动方案推荐：

先楫HPM6E00伺服驱动器支持单相AC~90V- AC~253V 电源供电，配合100W~750W 高响应伺服电机（电机搭配17位绝对值编码器），实现全闭环功能，电机运行安静平稳。该方案支持适配电机、支持EtherCAT总线控制，支持DI输入和DO输出，具备过流、过压、过载等保护。该方案应用于电子制造、锂电、机械手、包装、机床等行业的自动化设备，以其高性能实现快速精确的位置控制、速度控制和转矩控制，提高系统的响应速度和生产效率。

• 支持COE、FOE+OTA等功能
• 完全开源的软件，包含CiA402、三环控制的源码
• 配套商用和开源主站：基于HPM6800
• 支持多种模式：CSP\CSV\CST\PP\PV\HM
• 完整的位置、速度、力矩三环控制
• 量产级的参考方案，能帮助客户快速进行产品设计和交付
• 支持第三方付费定制开发

规格参数：

• MCU：HPM6E80 (只使用了CPU0)
• 输入电压范围：AC~90V- AC~253V
• 额定功率：750W
• 额定电流：5A
• 额定转速：3000RPM （根据适配电机）
• 适配电机：5对极伺服电机
• 编码器：电机适配17位绝对值编码器(多摩川)
• 支持通讯方式：EtherCAT (支持CiA402协议)

支持功能：

• 支持的操作模式：CSP，CSV，CST， PP、PV
• 丰富的回零HM模式；
• 位置、速度、力矩三环控制；
• 上电软起动、掉电电机绕组短路等；
• 保护功能：过流、过压、欠压、过载、堵转、过热等

方案典型应用场景

一.、工业控制：

FCE1302分布式I/O方案可以将I/O信号与机器人系统的一些特殊功能相关联，用于对机器人进行某种控制和监控机器人系统的状态。同时，FCE1302分布式I/O方案可以安装在远程机架柜中，在合适的地方布置远程I/O站点。一个区域的信号都接到这个站点中，然后站点和主电柜PLC进行通讯。这样的方式可以减少成本，方便布线。

某汽车零部件厂商采用FCE1302分布式I/O方案，替代原有PROFIBUS系统。通过LVDS背板连接32个I/O模块（含128路DI/DO、16路AI/AO），实现：

生产线换型时间缩短40%，得益于EtherCAT的30μs级周期同步（传统PROFINET需1-10ms）

布线成本降低60%，模块化设计支持热插拔，故障维护时间减少50%。

二、光伏发电：

光伏产业是基于半导体技术和新能源需求而兴起的朝阳产业，也是未来全球先进产业竞争的制高点。在光伏跟踪控制中，控制中心会接受多台光伏跟踪设备上传的各种数据，并且根据数据处理的结果发出跟踪控制信号。FCE1302分布式I/O方案可以承担设备内传感器到位信号检测和驱动继电器等相关设备向控制中心上传数据、接受指令的功能。

三、半导体生产：

EtherCAT由于其通讯速率高，通讯质量好，通讯介质广，网络拓扑结构灵活，可应用于安全等级较高的危险场合。半导体生产制造中，常常有着许多阀岛、驱动器、传感器和气控或电控设备，FCE1302分布式I/O方案可以实现对相应信号的采集、控制或远程维护。

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