1.1 产品功能
JM-ECT-TCP 是自主研发的一款 ETHERCAT 从站功能的通讯网关。该产品主要功能是将 ETHERCAT 网络和 MODBUS-TCP 网络连接起来。
JM-ECT-TCP连接到 ETHERCAT 总线中做为从站使用，连接到 MODBUS-TCP 总线中做为主站或从站使用。
1.2 技术参数
1.2.1 ETHERCAT 技术参数
- 网关做为 ETHERCAT 网络的从站，可以连接倍福、欧姆龙、基恩士等厂家的
PLC。
- 带 2 个 RJ45 以太网接口，支持 100BASE-TX，MDI/MDIX 自检测，可以组成链式网络，支持环网冗余。
- 支持的最大 PDO 长度，inputs 和 outputs 各为 256 字节。Input 和 output 的方向是主站方向，input 是主站输入，output 是主站输出。
1.2.2 MODBUS-TCP 技术参数
- 网关的 MODBUS 接口可通过拨码选择做为主站（客户端）或从站（服务器），两种工作方式二选一工作。
- 网关作为 MODBUS 主站，支持 01H、02H、03H、04H、05H、06H、0FH、
10H 号功能。
- 网关作为 MODBUS 主站，最大可以开通 8 个通道，连接 8 个 MODBUS 从站。从站站号 1~8，对应端口号 10001~10008，端口号可以通过软件进行更改。
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站号： |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
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端口： |
10001 |
10002 |
10003 |
10004 |
10005 |
10006 |
10007 |
10008 |
- 网关作为 MODBUS 从站，支持 02H、04H、0FH、10H 号功能。
- 网关作为 MODBUS 从站，端口号支持 501~504。
2. 产品外观
2.1 产品尺寸图
2.2 端子说明
3PIN 端子 L+：电源 24V
3PIN 端子 M：电源 0V
3PIN 端子 PE：保护地
网口 LAN：网关下载配置口
网口 P1：ETHERCAT 输入接口
网口 P2：ETHERCAT 输出接口
网口 P3：MODBUS-TCP 接口
2.3 指示灯
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标识 |
颜色 |
定义 | |
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PWR |
绿色 |
网关内部电源正常 | |
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LAN |
绿色 |
网关处于配置状态，可以通过 LAN 接口下载配置 | |
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OK |
黄色 |
ETHERCAT 通讯正常 | |
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FAL |
红色 |
ETHERCAT 通讯断线 | |
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OK |
绿色 |
闪烁时表示 MODBUS-TCP 接口正在收发数据 |
2.4 拨码说明
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标识 |
拨位 |
定义 |
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SW1 MODBUS 功能 |
Bit1 |
MODBUS 主从设置： ON：网关做为 MODBUS 主站（客户端）工作 OFF：网关做为 MODBUS 从站（服务器）工作 |
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Bit2 |
协议设置：本产品固定拨到 ON ON：网关按照 MODBUS 协议工作 OFF：保留 | |
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Bit3 |
恢复出厂设置：拨到 ON，给产品上电，维持 5~10 秒，网关完成复位操作。拨到 OFF，网关重新上电，再次正常工作。 | |
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Bit4~Bit7 |
预留，拨到 OFF |
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Bit8 |
网关设置状态： ON：网关处于设置状态，用户可以设置网关的配置信息 OFF：网关处于运行状态。 |
3. 硬件电气规范
3.1 电气参数
◆ 电源：直流 24V/200mA（18V～30V 可用），使用中建议接好保护地 PE
◆ 工作环境：-25～55℃，湿度≤95%
◆ 防护等级：IP20
◆ 安装方式：35mm 导轨
◆ 重量：500g
3.2 ETHERCAT 的电气连接
ETHERCAT 采用标准 4 芯屏蔽电缆。建议用户使用标准 ETHERCAT 插头及标准 ETHERCAT 电缆。有关 ETHERCAT 安装规范请用户参照有关
ETHERCAT 技术标准。
3.3 MODBUS 的电气连接
MODBUS-TCP 采用标准的 T568B 接法，支持直连和交叉接线方式，如上图所示。MODBUS-TCP 只需要连接以太网的 1、 2、 3、 6 这四根信号线即可实现通讯。用户需注意以太网线的屏蔽层连接良好。
4. 协议及数据转换
4.1 协议转换原理
网关分别从 ETHERCAT 一侧和 MODBUS 一侧读写数据，存入各自的缓冲区，网关内部将缓冲区的数据进行交换，从而实现两边数据的传输。
4.2 ETHERCAT 协议介绍
EtherCAT 现场总线协议是由德国倍福公司在 2003 年提出的，该通讯协议拓扑结构十分灵活，数据传输速度快，同步特性好，可以形成各种网络拓扑结构。
EtherCAT 协议自从推出以来，凭借其优异的性能得到了工控领域的广泛关注，并且取得了长足的发展。在2014年10月， EtherCAT现场总线成为GB/T 31230 即中国认可的国家标准，从 EtherCAT 技术从诞生之日起，在过去的短短十多年时间里快速发展壮大，已经占据了很大的市场份额，这充分证明了 EtherCAT 现场总线卓越的性能和出色的质量。
- 完全符合以太网标准。EtherCAT 是对传统的以太网协议进行修改，因此可以与其他以太网协议并存于统一总线。EtherCAT 网络中也可以使用普通的以太网设备，例如以太网线、以太网卡、交换机、路由器等设备。此外，任何具有标准以太网控制器的设备都可以作为 EtherCAT 主站，包括 PC 计算机、带有以太网控制器的嵌入式设备。
- 卓越的性能。EtherCAT 是基于以太网技术，数据传输速度可以达到 100Mbit/s，是最快的工业以太网技术。EtherCAT 最大利用以太网带宽进行数据传输，有效数据利用率高，可达 90%以上。另外 EtherCAT 数据帧处理的实时性很高，数据刷新周期小于 100us，满足对实时性要求高的场合。此外，EtherCAT 使用高精度的分布式时钟，能保证各个从站节点设备的同步精度小于 1us。
- 简单、低成本。EtherCAT 结构简单，而无需交换机或集线器，复杂功能的节点设备或简单的 I/O 节点都可以用作 EtherCAT 从站。此外 EtherCAT 在网络拓扑方面没有限制，支持多种网络拓扑结构，如线型、星型、树型拓扑结构，以及各种拓扑结构的组合，从而使得设备连接非常灵活。
5. 网关配置及操作
要使网关实现正确的功能运行，需要如下几个步骤：
- 使用GW Config 软件配置网关的MODBUS 报文。
- 使用TCP Config8 软件设置网关的MODBUS 网口参数。
- 使用GW Modbus Builder 软件设置网关的ETHERCAT 输入、输出长度。
- 在ETHERCAT 主站软件上配置网关。
- 正确设置拨码，供电后网关开始运行。
以下章节对所有操作流程进行详细描述：
5.1 配置网关的 MODBUS 报文
5.1.1 网关做为 MODBUS 主站
- 使用网线将电脑与网关的 LAN 网口连接。
- 将拨码的第 8 位拨到 ON，此时网关处于配置状态，然后给网关供电。
- 打开 GW Config 软件，选择“Modbus 配置”，点击确定后进入设置界面。
- 双击软件右侧设备列表中的“Modbus Master”，可以添加一个虚拟主站到项目中，添加后可以在软件左侧项目树中看到此主站，如下图：
- 双击软件右侧设备列表中的“Modbus Slave”，可以添加一个从站到此主站的 Modbus 总线中，添加后可以在软件的主窗口中看到 Modbus 总线中的所有站点，如下图：
- 多次双击软件右侧设备列表中的“Modbus Slave”，可以添加多个从站。
- 双击主窗口中的“Modbus Master”图标，弹出 Modbus 主站参数设置窗口，在这个窗口里，用户可以设置 Modbus 总线的运行参数和网关做为
Modbus 主站工作时的特性，如下图：
参数说明：
波特率：Modbus-RTU 总线的运行频率，在Modbus-TCP 产品中，此参数无效，应保持默认值“9.6K”。
校验位：Modbus-RTU 总线的数据格式，在Modbus-TCP 产品中，此参数无效，应保持默认值“8-1-N”。
超时时间：Modbus 从站响应的超时时间。主站发出报文后，如果在此时间内主站未收到来自从站的正确回复报文，则认为超时。超时后，主站认为此次通讯过程结束，主站自动转入下一条报文的通讯过程。
空闲时间：Modbus 主站在完成一次报文通讯后，空闲这段时间后再发送下一条报文，从而保证从站有足够的响应时间处理其他任务。
写命令模式：如果设置成“写一次”，则主站需要下发的数据改变时，触发一次写命令，如果成功完成写命令，则直到下一次数据变化，才会再触发一次写命令。如果设置成“一直写”，则不论数据是否变化，主站都会循环进行写操作。 断线模式：如果设置成“保持”，ETHERCAT 通讯断线后，Modbus 一侧的数据保持最后一次数据值不变。如果设置成“清零”，ETHERCAT 通讯断线后，Modbus 一侧的数据会被清零。
从站状态监测：如果打开从站状态监测功能，网关会在全部通讯数据的最后增加4 个字节（32 个bits），用于标识相应32 个从站是否在线。
- 双击主窗口的某一个“Modbus Slave”，可以设置该从站的报文。
- 如下图所示，用户给 1 号从站添加了 1 条写线圈、1 条读线圈、一条写寄存器、一条读寄存器。每一条报文，用户可以在表格内修改起始地址和数据长度。
- 配置完成后，用户再次双击“Modbus Master”，点击“地址表”按钮，弹出 Modbus 从站数据列表。此列表展示出用户配置的全部报文，可以帮助用户进行数据的地址映射。
- 用户配置完成 Modbus 报文后，可以将配置下载到网关中。下载配置前
需要将拨码第 8 位拨到 ON，电脑与网关的 LAN 口通过网线连接。
- 点击菜单栏“设置——通讯设置——以太网设置”，进行下载网口设置，如下图。其中“网络适配器”指的是用户操作的电脑 IP 地址，需要和设备 IP 地址在同一个网段内。“设备 IP 地址”指的是网关 LAN 口的 IP，出厂默认是 192.168.1.201，一般情况下用户无需修改。“配置模块地址”用户忽略即可。
- 如果用户需要修改网关 LAN 口的 IP 地址，可以点击菜单栏“设置——通讯设置——修改设备 IP”，进行下载网口设置，如下图。
- 用户点击“工具——下载”，等到软件下方的“Status”状态栏执行到 100%，即代表下载完成。
