BECKHOFF EK1101模塊是在樓宇自動(dòng)化的應(yīng)用如下。EK1100 EK1122 EK1501 EL1004 EL2004 EL3002 EL3004都有現(xiàn)貨。

倍福（BECKHOFF）EK1101 模塊作為 EtherCAT 耦合器家族的重要成員，是連接 EtherCAT 現(xiàn)場(chǎng)總線與分布式 I/O 端子模塊的核心樞紐，主要用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸與實(shí)時(shí)控制。該模塊基于 EtherCAT 技術(shù)的核心架構(gòu)，具備緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、穩(wěn)定的通信性能以及靈活的擴(kuò)展性，能夠?qū)⒎稚⒃诂F(xiàn)場(chǎng)的 I/O 信號(hào)（如數(shù)字量輸入輸出、模擬量采集等）整合到統(tǒng)一的 EtherCAT 總線系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)上位控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)交互。其工作原理圍繞 EtherCAT 協(xié)議的 “處理過(guò)的廣播" 機(jī)制展開(kāi)，涵蓋信號(hào)接收與解析、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、總線同步控制、電源分配等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，達(dá)成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制需求。

一、核心架構(gòu)：EtherCAT 協(xié)議的底層支撐

倍福 EK1101 模塊的工作原理以 EtherCAT 協(xié)議為底層技術(shù)核心，該協(xié)議突破傳統(tǒng)總線的 “輪詢" 通信模式，采用 “處理過(guò)的廣播" 機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸。在 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)中，上位控制器（如倍福 CX 系列嵌入式控制器、CP 系列工業(yè) PC）會(huì)發(fā)送一條包含所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)需求的以太網(wǎng)幀，該幀在物理層以 100Mbps 的速率在總線中傳輸。當(dāng)以太網(wǎng)幀經(jīng)過(guò) EK1101 模塊時(shí)，模塊內(nèi)部的 EtherCAT 通信控制器會(huì)實(shí)時(shí) “截取" 與自身相關(guān)的數(shù)據(jù) —— 包括上位控制器下發(fā)的控制指令（如 I/O 端子模塊的輸出控制信號(hào)）以及需要上傳的現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)（如傳感器檢測(cè)到的輸入信號(hào)），同時(shí)對(duì)幀內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不做修改，僅讓其繼續(xù)向下游節(jié)點(diǎn)傳輸。這種 “邊傳輸邊處理" 的模式，避免了傳統(tǒng)總線中節(jié)點(diǎn)間的等待時(shí)間，使數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在微秒級(jí)，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制提供了底層保障。

EK1101 模塊內(nèi)部集成了專(zhuān)用的 EtherCAT 通信芯片（如倍福自主研發(fā)的 ASIC 芯片），該芯片負(fù)責(zé)完成以太網(wǎng)幀的解析、數(shù)據(jù)提取與封裝工作。芯片內(nèi)部的硬件邏輯電路能夠快速識(shí)別 EtherCAT 幀中的 “進(jìn)程數(shù)據(jù)對(duì)象（PDO）" 與 “服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象（SDO）"：PDO 用于傳輸實(shí)時(shí)性要求高的周期性數(shù)據(jù)（如 I/O 信號(hào)的采集與控制），傳輸周期可低至 1ms 甚至更短；SDO 則用于傳輸非周期性數(shù)據(jù)（如模塊參數(shù)配置、故障診斷信息），保障模塊的正常初始化與運(yùn)維管理。這種硬件級(jí)的協(xié)議處理能力，使 EK1101 模塊能夠在不依賴(lài)外部處理器大量計(jì)算資源的情況下，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步降低了通信延遲。

二、數(shù)據(jù)傳輸流程：從信號(hào)采集到指令下發(fā)的閉環(huán)

倍福 EK1101 模塊的核心功能是實(shí)現(xiàn) “現(xiàn)場(chǎng) I/O 信號(hào)采集 - 數(shù)據(jù)上傳 - 控制指令下發(fā) - 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備執(zhí)行" 的閉環(huán)控制，其數(shù)據(jù)傳輸流程可分為 “上行數(shù)據(jù)采集" 與 “下行指令下發(fā)" 兩個(gè)方向，且兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)同一以太網(wǎng)幀的雙向交互實(shí)現(xiàn)，大幅提升了通信效率。

在上行數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，EK1101 模塊通過(guò)其背部的端子模塊接口與分布式 I/O 端子模塊（如倍福 EL 系列數(shù)字量端子 EL2004、模擬量端子 EL3024 等）連接?，F(xiàn)場(chǎng)傳感器（如光電傳感器、壓力傳感器）將物理信號(hào)（如開(kāi)關(guān)狀態(tài)、壓力值）轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，傳輸至對(duì)應(yīng)的 I/O 端子模塊，端子模塊再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)（如 0/1 狀態(tài)、16 位二進(jìn)制數(shù)值）并傳輸至 EK1101 模塊。模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩存單元會(huì)暫時(shí)存儲(chǔ)這些采集到的信號(hào)，當(dāng) EtherCAT 以太網(wǎng)幀傳輸至模塊時(shí)，通信控制器會(huì)將緩存的采集數(shù)據(jù) “寫(xiě)入" 幀內(nèi)對(duì)應(yīng)的位置，隨幀繼續(xù)傳輸至上游節(jié)點(diǎn)，最終到達(dá)上位控制器。整個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)無(wú)需等待前一節(jié)點(diǎn)傳輸完成，而是隨幀 “流動(dòng)" 式上傳，確保采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性 —— 例如，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)到設(shè)備故障信號(hào)時(shí)，該信號(hào)可在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)通過(guò) EK1101 模塊上傳至控制器，為故障響應(yīng)爭(zhēng)取時(shí)間。

在下行指令下發(fā)環(huán)節(jié)，上位控制器根據(jù)控制邏輯生成針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制指令（如控制電機(jī)啟停、閥門(mén)開(kāi)關(guān)的信號(hào)），并將這些指令封裝到 EtherCAT 以太網(wǎng)幀的 PDO 數(shù)據(jù)區(qū)中。當(dāng)以太網(wǎng)幀傳輸至 EK1101 模塊時(shí)，通信控制器會(huì)從幀中提取出與所連接 I/O 端子模塊對(duì)應(yīng)的控制指令，傳輸至模塊內(nèi)部的輸出控制單元。輸出控制單元會(huì)將數(shù)字指令轉(zhuǎn)換為符合端子模塊要求的電信號(hào)（如 24V DC 驅(qū)動(dòng)信號(hào)），再通過(guò)端子模塊接口傳輸至現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器（如繼電器、電磁閥），最終實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。例如，當(dāng)控制器需要啟動(dòng)某條傳送帶時(shí)，控制指令經(jīng) EK1101 模塊解析后，會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的端子模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)傳送帶電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。值得注意的是，EK1101 模塊會(huì)對(duì)下發(fā)的控制指令進(jìn)行有效性校驗(yàn)（如電壓范圍、信號(hào)完整性檢測(cè)），若發(fā)現(xiàn)指令異常（如信號(hào)過(guò)壓），會(huì)立即停止指令輸出并觸發(fā)故障報(bào)警，防止現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備損壞。

三、同步控制：保障多節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作

在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，多個(gè)分布式 I/O 節(jié)點(diǎn)的同步工作是確保生產(chǎn)精度的關(guān)鍵，倍福 EK1101 模塊通過(guò) EtherCAT 的同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)這一需求，其核心是 “分布式時(shí)鐘同步" 與 “過(guò)程數(shù)據(jù)同步傳輸"。

EK1101 模塊內(nèi)部集成了高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘，該時(shí)鐘會(huì)通過(guò) EtherCAT 的 “分布式時(shí)鐘（DC）" 協(xié)議與上位控制器的主時(shí)鐘保持同步。上位控制器會(huì)定期發(fā)送時(shí)鐘同步幀，EK1101 模塊接收到同步幀后，會(huì)根據(jù)幀內(nèi)的時(shí)間戳校準(zhǔn)自身的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，使模塊的本地時(shí)鐘與主時(shí)鐘的偏差控制在納秒級(jí)。這種高精度的時(shí)鐘同步，確保了模塊采集數(shù)據(jù)的時(shí)間戳準(zhǔn)確性 —— 例如，在多工位裝配生產(chǎn)線中，不同工位的傳感器通過(guò)各自的 EK1101 模塊采集信號(hào)，同步后的時(shí)鐘能保證各工位信號(hào)的時(shí)間一致性，避免因時(shí)間偏差導(dǎo)致的控制邏輯混亂。