在制造業中，人們試圖通過“連接”來提高生產率。近年來，旨在通過整合生產管理（IT）與生產現場（OT）進一步提升生產率的Industry 4.0，便是IIoT進程中的一例。在這種趨勢下，連接制造設備的網絡正在從傳統的現場總線快速過渡到以太網，以實現更快的通信速度。

面向工業設備的以太網有幾種通信協議標準，比如PROFINET和EtherNet/IP等。不過，近年來發展特別迅速的是EtherCAT。如下圖（圖1）所示，它的市場份額在過去兩年增長了7%。

圖1 按工業以太網協議類別劃分的市場份額（HMS Networks公司調查）

EtherCAT市場份額增加的原因是其應用于制造設備以外的廣泛領域，如樓宇自動化設備、醫療設備和風力發電等發電設備。這樣，應用于不斷擴大與成熟的領域和標準中的設備，需要大幅度擴展各種產品陣容，包括從高性能產品到更為小型且物美價廉的產品。為此，瑞薩電子提供能供開發各種產品的MPU產品陣容，并為用戶提供相應的開發環境。

其中，為了應對EtherCAT需求，瑞薩發布了兼容EtherCAT通信的MPU“RZ/T2L”產品陣容，可實現高速、高精度實時控制。降低EtherCAT伺服系統的BOM成本和開發工作量。

實現工業以太網兼容的伺服系統的

BOM成本降低

傳統上，支持EtherCAT的伺服系統使用FPGA來實現EtherCAT專用ASIC、執行系統控制的微控制器以及用于電機位置檢測的絕對值編碼器之間的通信。該FPGA同時用于高速電機控制處理。大量部件導致的高BOM成本是一個問題。

RZ/T2L為該問題提供了解決方案。RZ/T2L配備Beckhoff公司的EtherCAT從站控制器（ESC）和支持多種編碼器協議的絕對值編碼器接口，可在單個芯片上實現EtherCAT通信、系統控制和電機控制。因此，可以通過減少部件數量和減小電路板面積來降低BOM成本（圖2）。

圖2 采用RZ/T2L的單芯片交流伺服解決方案

此外，RZ/T2L具有很高的實時性，以往需要FPGA處理的電機控制算法可以用CPU實現。RZ/T2L搭載了一個工作頻率為800MHz的Arm Cortex-R52內核和總共576KB的緊耦合內存（TCM）直接連接到CPU，消除了使用緩存內存導致的執行時間波動、可確保快速響應處理。它還搭載了三角函數單元作為硬件加速器，用于高速執行電機控制算法中使用的三角函數運算。此外，用于電機控制的外設功能放置在直接連接到CPU的專用總線（Low Latency Peripheral Port）上，從而實現高速寄存器訪問。電機控制需要高速電流環處理，通過上述功能，RZ/T2L的電流環性能已經達到了1微秒以內，在本公司RZ/T1性能的基礎上實現了顯著提高（圖3）。

圖3 電流環處理時間

輕松支持EtherCAT以外的工業網絡

除了前面提到的EtherCAT，當支持EtherNet/IP、PROFINET等其他工業以太網協議，以及串行現場總線等多種協議時，為避免開發工作量大幅增加，需要將網絡以外的軟件通用化，提高開發效率。

RZ/T2L采用與支持多協議的高端產品RZ/T2M相同的硬件架構，包括CPU、工作頻率、TCM容量、外設功能、內部總線配置，從而提供兼容的實時性能和功能。在拓展產品開發要求支持多協議，如EtherNet/IP和PROFINET的設備時，為RZ/T2L開發的電機控制和系統控制軟件可輕松沿用于RZ/T2M。

此外，RZ/T2L擁有支持EtherCAT和不支持EtherCAT兩種版本，對于支持串行現場總線的設備開發，可選擇不支持EtherCAT的版本以降低成本。

表1 RZ/T2L和RZ/T2M規格簡介

審核編輯：湯梓紅