KPA EtherCAT Master

KPA EtherCAT Master 是一款全面的產品，適合打算在其應用程式和解決方案中增加高速通訊功能的工業自動化專家使用。它是 koenig-pa 的第二代 EtherCAT Master，實現了全新的先進架構和多種獨特功能，有助於更好地集成和提高性能。此外，它還支援多種作業系統。

KPA EtherCAT Master 是一套軟體堆疊，符合 EtherCAT Technology Group 的所有標準，並具有許多功能，可用於在幾乎任何平台 (例如 Arm/Arm64 或 x86/x64)上開發成本最佳化且功能強大的 PLC，以控制任何廠商生產的 EtherCAT I/O。

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EtherCAT

EtherCAT 網路維護

KPA EtherCAT Master 配備了一套全面的功能，旨在加強 EtherCAT 網路的維修服務。它包括總線自動恢復功能，可在發生中斷時自動恢復總線功能，確保連續運行，無需手動干預。自動從屬狀態控制簡化了從屬設備狀態的管理，使控制毫不費力，並降低了網路管理的複雜性。此外，KPA EtherCAT Master 可輕鬆識別和管理網路中的從站設備，提高整體效率。其強大的錯誤偵測功能可主動找出並處理潛在問題，提升網路可靠性。

此外，Master 會自動執行狀態機器的控制，不需要使用者應用程式的輸入，大大簡化了開發流程。

Process Data exchange

KPA EtherCAT Master 不僅支援簡單任務，還能使用多個 EtherCAT 循環任務 (ECT)。透過 KPA EtherCAT Studio，使用者可以輕鬆產生 ECT，這些 ECT 可以由主站或外部應用程式控制。每個 ECT 都與特定的過程資料相連，並在指定的執行週期中運行。利用 ECT，使用者可以在不同的週期和時間執行任務，藉由將不同執行頻率的作業指派給 ECT，有效控制匯流排負載。

此外，系統還具備 I/O 自動更新的功能，讓使用者可以直接處理 I/O 資料，而無需擔心框架的建立。

Mailbox

KPA EtherCAT Master 全面支援所有信箱通訊協定和信箱初始化指令，提供強大的介面以啟動信箱交換。此功能可讓使用者有效控制信箱動作，確保 EtherCAT 網路內的無縫通訊與互動。

Distributed clocks

分散式時鐘功能提供強大的同步機制，可確保總線上的主站 (Master) 與所有從站 (Slave) 設備精確協調。此功能允許靈活的參考時鐘配置，主站、從站或外部參考時鐘裝置皆可作為時序參考，確保整個 EtherCAT 網路的同步精確可靠。

透過 EtherCAT 從站對從站進行故障安全保護

KPA EtherCAT Master 支援從站對從站的通訊，讓從站之間的互動無須直接實體接線。
此功能可讓主站促進 EtherCAT 的故障安全 (FSoE)，確保安全關鍵應用能維持可靠的通訊與操作完整性。透過利用此功能，KPA EtherCAT Master 可增強系統的復原能力，使其成為安全性與可靠性至上的環境的理想選擇。

Core

Process Image Client

Process Image (PI) 功能透過 PI Client 實作，PI Client 是提供讀寫 PI 存取的物件。它有助於將資料從 PI 傳輸至內部用戶端的緩衝區，並允許訂閱 PI 中的事件和變更。PI 用戶端具有多項優點，包括

受保護的 PI 存取
多個 PI 用戶端
將 PI 變數對應到使用者的資料結構
原子操作
多個傳送緩衝區
透過寫入存取或事件遞送
PI 資料佇列

事件處理程式

KPA EtherCAT Master 採用事件驅動架構，所有程序都會根據特定事件啟動和執行。主站內的每個模組都配備了各種事件，可供主站本身和控制應用程式使用。這些事件在同步執行任務，以及通知系統週期性事件、狀態更新或緊急狀況方面扮演重要角色。透過在使用者應用層級存取所有的 Master 事件，KPA EtherCAT Master 可實現事件驅動的執行模式，進而提升整體系統的反應能力與效率。

Process Image monitoring

KPA EtherCAT Master 透過使用 PI Snapshot 和 PI Logger，整合了先進的過程影像監控功能。這些功能可即時觀察並記錄製程影像，讓使用者在任何特定時刻都能捕捉並分析系統的狀態。PI Snapshot 可提供目前製程影像的快照，方便快速評估系統效能，而 PI Logger 則可持續記錄隨時間產生的變化，為故障排除與最佳化提供寶貴的洞察力。這些工具可共同提升有效監控、分析及維護系統完整性的能力。

非同步控制

KPA EtherCAT 主站配備異步控制功能，有助於並行執行主站操作和使用者啟動的任務。此功能允許多個作業同時執行，並根據需要容納延遲的任務，從而提高系統效率。此外，異步控制還包括同步佇列，可確保作業有序執行，從而優化整體效能與回應能力。

單線程控制

KPA EtherCAT Master 採用單執行緒控制，可確保操作在單執行緒中依序執行。這種設計簡化了任務的管理，提供直接的流程處理方式。透過單執行緒控制，系統可維持清晰且有組織的作業流程，降低與並行處理相關的複雜性，並提高任務執行的可靠性。這項功能對於秩序和可預測性對最佳效能至關重要的應用程式尤其有利。

嵌入式系統的無作業系統解決方案

KPA EtherCAT Master 提供專為嵌入式系統量身打造的無作業系統解決方案，提供輕量且有效率的傳統作業系統替代方案。此設計可將開銷與資源消耗降至最低，在資源有限的環境中可加快開機時間並提昇效能。透過消除對完整作業系統的需求，KPA EtherCAT Master 可直接存取硬體資源，進而改善反應速度與可靠性。此解決方案非常適合對效率與即時處理要求極高的應用，可確保嵌入式應用的無縫整合與最佳功能。

擴展

Cable Redundancy

在 Cable Redundancy（纜線備援）模式下工作，即使在纜線斷裂或節點故障的情況下，仍可確保持續通訊。這是透過允許資料雙向傳輸的環狀拓樸結構來實現的，提供了穩健可靠的網路結構。要實現 Cable Redundancy 功能，只需要在目標系統上增加一個乙太網路轉接器，使其成為增強系統彈性和維持關鍵應用中不中斷運作的直接解決方案。

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Hot Connect

熱連線功能可讓使用者在不中斷整體系統功能的情況下，靈活地從網路中新增或移除裝置。此功能允許設備在系統啟動前和運作中連接或中斷資料流量，促進動態網路調整。此功能支援「彈性拓樸」，可確保即時無縫整合及操作其他裝置，提升系統的多樣性及適應性。

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Mailbox Gateway

TCP/UDP 信箱閘道器功能可讓使用者直接透過 KPA EtherCAT Master，使用廠商的工具設定其他設備。此功能不需要額外的乙太網路連線或任何其他連線類型，簡化了組態流程，提高了使用者的便利性。

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外部同步

在 EtherCAT 系統中，分散式時鐘概念 (DC) 用於同步 EtherCAT 元件中的本機時鐘。更多相關資訊請參閱單獨的說明文件。在一個時間點上對一個信號的測量可以根據同一時間點上的另一個信號進行評估，因此，這些擷取需要某種類型的同步方案。

隨著本地同步的幾條生產線與相同的來源也可以實現在一個生產線的邊界。

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明確的裝置識別

Device Identification（裝置識別）功能可為每個從站提供唯一的識別碼，從而實現精確可靠的編址。此功能可確保每台設備都能被精確識別並進行通訊，從而實現高效、無錯誤的資料交換。

EtherCAT 技術可根據設備的可能性和使用者的需求，以不同的方式對從站進行編址。

組態工具設定的設定站別名
EEPROM 別名 — 從從站的 EEPROM 讀取別名 (0x8 位址)
請求 ID — AL 狀態碼暫存器 0x0134 用於裝置 ID 值
直接 ID — ID 選擇器直接連接至 ESC 的 I/O 輸入。不需要微控制器

CAN DBC driver

CAN DBC 驅動程式將資訊轉換成 DBC 層級指定的檢視，允許使用者應用這些資訊。它適用於 BECKHOFF EL6751 (CAN DBC 驅動程式) 或 KPA EtherCAT4CAN Gateway (4CAN DBC 驅動程式) 所生產的 CAN Gateway。

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COM port emulator

當目標 PC 上沒有序列 COM 連接埠時，KPA 可提供與具有序列介面 (RS232/RS422/RS485) 的裝置進行資料交換的簡易方式。例如，與 QR 掃描器或各種壓力/溫度/濕度等感測器進行通訊。

串列介面終端可當作一般的 Windows COM 介面使用。與 KPA 虛擬串列 COM 驅動程式和 KPA EtherCAT 主站結合使用，可讓使用者透過虛擬 COM 連接埠，從其 Windows 應用程式與串列設備進行通訊。主站將資料從序列介面終端傳送到應用程式，然後再傳回。

Multimaster

Multimaster 功能允許使用者從同一個目標系統同時控制數個 EtherCAT 匯流排。Master API 提供了在一個進程（或多個進程）中創建多個 Master 實例的機會。每個主站實例都有自己的句柄，因此在使用網路介面和計時器等資源時不會發生衝突，也不會在使用 API 呼叫時產生混淆。

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Autoconfigurator

KPA EtherCAT 主站提供了即時配置總線的可能性。Autoconfigurator 模組允許使用者應用程式選擇要套用的從站組態 (uESI)。然後，模組會根據應用的 uESI 產生 Master 組態檔案 (ENI)。此外，此 ENI 將用於 Master 工作。Autoconfigurator 功能可用於在從站的不同組態之間切換，例如驅動器的位置控制和速度控制，或在從站數量不同的匯流排組態之間切換。此外，Autoconfigurator 功能也可整合至 OPC UA /WebSocket 通訊。

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Master Redundancy

一個網段中可同時存在數個 Master，在可能發生 Master 故障時，可提供後備無縫 EtherCAT 運作。它可以顯著提高可靠性和容錯能力，同時減少停機時間。

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Hardware Timed Send

Hardware Timed Send（硬體定時傳送）」功能可讓循環訊框準確地在 Master 循環開始時傳送，而不會有任何延遲。只有當目標系統具有硬體計時器時，才能啟用硬體定時傳送功能。啟用硬體定時傳送功能後，Master 會在週期開始前預先準備好訊框，並將訊框傳送至目標系統上的硬體模組 (HW模組)。因此，當循環開始時，HW 模組會直接傳送準備好的訊框，而不會延遲。

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