EtherCAT 主站3 - 技术栈

CoE -- 在线功能（CoE -- Online）

EtherCAT "CoE -- 在线"（CoE -- Online）选项卡

当连接到目标系统并在 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	协议规范专用对象包含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：数据来源与显示设置

数据来源选择（单选按钮）

**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（服务数据对象）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。
**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。
**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提供的 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，可通过该选项将其设为模块对象字典（AoE：Ads over EtherCAT，基于 EtherCAT 的 ADS 协议）。

显示筛选设置（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...）：当前无功能，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。
显示离线数据（Show Offline Data）：勾选后，表格将显示 "离线" 数据，"离线 / 在线数据" 文本框将显示 "离线数据"。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 "离线数据" 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：显示通过 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：

预期某 EtherCAT 从站可能发生故障（例如，为安全起见需关闭某系统分区的供电电压）；
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：显示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：

在表格中选中需分配的一个或多个设备行；
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；
在 "强制同步单元任务（Forced Sync Unit Tasks）" 下选择需分配的任务；
点击 "应用（Apply）"：保存修改的设置，对话框保持打开状态；
点击 "确定（OK）"：保存设置并关闭对话框；
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）"：显示为 "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作路径：在 IO 树中选中主站设备及需显示拓扑的对应 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，通过循环冗余校验（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（支持 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。

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 "已配置设备"，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：拓扑显示与设备提示

"离线" 菜单中点击 "显示拓扑（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 "显示拓扑（Show Topology）"：显示在线运行拓扑；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），实际显示顺序如下：

EL1859 端子模块（8 路数字输入 + 8 路数字输出）；
EL3255 端子模块（5 路电位器测量通道，含传感器供电）；
3 个 EL1004 端子模块（每路含 4 路数字输入）；
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：显示当前状态（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：提供 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，界面将显示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数据，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 错误圆圈的下方显示红色圆圈；
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

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。
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。
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