DC 配置

什么是 DC？

DC（分布式时钟）是 EtherCAT 的硬件级时间同步机制。它让网络中所有从站共享同一个时间基准，使各从站能在完全相同的时刻执行动作。

DC 对设备的好处

• 多轴同步运动 — 所有伺服驱动器在同一时刻更新位置指令，消除轴间抖动，轨迹插补更平滑
• IO 同步采样 — 所有输入输出在同一时刻，主站读取时数据一致，适合高速控制和测量
• 精确 I/O 时间戳 — 输入数据带有硬件时间戳，主站可精确知道采样发生的物理时刻
• 确定性输出 — 输出在固定时刻生效，不受 EtherCAT 帧到达时间的抖动影响，降低系统延迟和不确定性

主站级 DC 配置。通过 master 直接调用。

相关页面

• 单个从站的 DC 配置请参见 从站 DC 同步
• 周期属性请参考 配置 - 周期配置
• DC 同步监控请参考 主站诊断 - DC 同步

属性

属性	类型	说明
has_dc	bool	网络中是否有支持 DC 的从站
master_dc_time	int	最近一次 FRMW 取回的 64-bit DC 系统时间 (ns, 纪元 2000-01-01 UTC)
reference_clock_slave_index	int	参考时钟从站索引 (1-based), 无 DC 从站时返回 0

master_dc_time

@property
def master_dc_time(self) -> int

最近一次 FRMW (Read-Multiple-Write) 取回的 64-bit DC 系统时间。

• 单位: 纳秒
• 纪元: 2000-01-01 00:00:00 UTC (EtherCAT DC 标准)
• 返回 0 的情况: DC 未激活 / 尚未完成 DC 配置

每 PDO 周期更新一次

master_dc_time 由主站周期帧中的 FRMW 子帧自动刷新, 采样频率等于 loop_cycle。

reference_clock_slave_index

@property
def reference_clock_slave_index(self) -> int

参考时钟从站索引 (1-based)。主站在配置 DC 时自动选择网络拓扑中第一个支持 DC 的从站作为参考时钟。

返回值:

• int — 从站索引 (1-based)
• 0 — 无 DC 从站

示例 — 查询 DC 时间与参考时钟:

t_ns = master.master_dc_time
ref = master.reference_clock_slave_index

if t_ns > 0:
    seconds_since_2000 = t_ns / 1_000_000_000
    print(f"DC 时间: {t_ns} ns ({seconds_since_2000:.6f} s since 2000-01-01)")
    print(f"参考从站: #{ref}")
else:
    print("DC 未激活")

转换为日期时间

from datetime import datetime, timezone, timedelta

dc_epoch = datetime(2000, 1, 1, tzinfo=timezone.utc)
t_ns = master.master_dc_time
if t_ns > 0:
    dc_dt = dc_epoch + timedelta(microseconds=t_ns // 1000)
    print(f"DC 对应 UTC 时间: {dc_dt.isoformat()}")

方法

configure_dc()

def configure_dc(self, sync0_ns: int, sync1_ns: int = 0) -> int

为所有 DC 从站配置 DC 同步。

默认自动完成：

1. 传播延迟测量 — 读取各端口接收时间并计算延迟
2. 偏移计算 — 基于传播延迟自动计算每个从站的相位偏移
3. DC 应用 — 写入 SYNC0/SYNC1 周期和起始时间到各从站

参数:

• sync0_ns (int) — SYNC0 周期（纳秒），0 表示禁用 DC
• sync1_ns (int) — SYNC1 增量时间（纳秒），0 表示仅 SYNC0

返回值:

• int — 成功配置的 DC 从站数量

示例:

master.configure_dc(1_000_000)                # SYNC0 = 1ms
master.configure_dc(1_000_000, 500_000)       # SYNC0 = 1ms, SYNC1 = 500us

推荐配置

125us 高性能配置（WDK 驱动推荐）：

master.config.loop_cycle = 125_000    # PDO 交换周期 125us
master.configure_dc(125_000)          # SYNC0 = 125us

1ms 常规配置（通用场景）：

master.config.loop_cycle = 1_000_000  # PDO 交换周期 1ms
master.configure_dc(1_000_000)        # SYNC0 = 1ms

• SYNC0 与 loop_cycle — 应保持一致或为其整数倍，数据未到达的同步没有意义
• 偏移自动计算 — 主站通过 auto_calculate_dc_shift() 自动测量传播延迟并计算
• 过采样例外 — Oversampling 设备中 SYNC0 < loop_cycle，需设备硬件和 PDO 映射专门支持

关于 SYNC1

SYNC1 是相对于 SYNC0 的增量时间。例如 SYNC0=1,000,000ns, SYNC1=500,000ns 表示 SYNC1 在每个 SYNC0 后 500us 触发。

与从站级配置的区别

• master.configure_dc() — 一次性配置所有 DC 从站
• DcConfig.configure() — 配置单个从站（参见 从站 DC 同步）

enable_continuous_measurement()

def enable_continuous_measurement(self, enable: bool = True, interval_sec: int = 10) -> None

启用或禁用持续传播延迟测量（ETG.1500 5.13.2）。

示例:

master.enable_continuous_measurement(True, 60)  # 每 60 秒重新测量

同步窗口监控

# 阈值：默认 1000ns
master.diagnostics_info.sync_window_threshold = 500  # 设为 500ns

# 事件
def on_sync_lost(mi, si, diff_ns):
    print(f"从站 {si} DC 同步丢失: 偏差 {diff_ns}ns")

master.set_dc_sync_lost_callback(on_sync_lost)

max_sync_difference

@property
def max_sync_difference(self) -> int

所有 DC 从站中的最大时间偏差（纳秒）。

示例:

print(f"最大同步偏差: {master.max_sync_difference}ns")

all_slaves_in_sync

@property
def all_slaves_in_sync(self) -> bool

所有 DC 从站是否都在同步窗口内（偏差 <= sync_window_threshold）。

示例:

if not master.all_slaves_in_sync:
    print("存在从站同步偏差过大")

reset_all_sync_window_stats()

def reset_all_sync_window_stats(self) -> None

重置所有从站的同步窗口统计（最大/最小时间差、超出同步次数等）。

示例:

master.reset_all_sync_window_stats()

单个从站

单个从站的同步窗口详细状态请使用 slave.get_sync_window_status()，包含 diff_ns、max_diff_ns、min_diff_ns、in_sync、out_of_sync_count。

DC 漂移补偿

enable_drift_compensation()

def enable_drift_compensation(self, enable: bool = True,
                              threshold_ns: int = 1000, gain: int = 1) -> None

启用或禁用 DC 漂移补偿。漂移补偿在主站侧持续修正系统时钟与 DC 参考时钟之间的偏差，防止长时间运行后同步精度下降。

参数:

• enable (bool) — True 启用，False 禁用
• threshold_ns (int) — 触发补偿的偏差阈值（纳秒），偏差低于此值时不做修正，默认 1000ns
• gain (int) — 补偿增益，控制修正速率（值越大修正越快但可能引入振荡），默认 1

示例:

# 使用默认参数启用漂移补偿
master.enable_drift_compensation(True)

# 自定义参数：500ns 阈值，较低增益（更平滑的修正）
master.enable_drift_compensation(True, threshold_ns=500, gain=256)

# 禁用漂移补偿
master.enable_drift_compensation(False)

推荐

对于长时间运行的系统（>24小时），建议启用漂移补偿。默认参数适合大多数场景，仅在需要更精细控制时调整阈值和增益。

完整示例

125us 高性能（WDK 驱动）

with EtherCATMaster() as master:
    master.set_eni(r"C:\config.deni")
    master.set_network(r"\\Device\\NPF_{GUID}")

    # 配置周期
    master.config.loop_cycle = 125_000

    # 切换到 SafeOp
    master.set_state(EcState.SAFE_OP)

    # 配置 DC
    if master.has_dc:
        master.configure_dc(125_000)

    import time
    time.sleep(1)

    # 切换到 OP
    master.set_state(EcState.OP)

    # 监听 DC 同步丢失事件
    def on_sync_lost(mi, si, diff_ns):
        print(f"从站 {si} DC 同步丢失: 偏差 {diff_ns}ns")

    master.set_dc_sync_lost_callback(on_sync_lost)

持续测量与同步监控

# 长时间运行：启用持续传播延迟测量（温度漂移补偿）
master.enable_continuous_measurement(True, 60)

# 同步窗口监控
if not master.all_slaves_in_sync:
    print(f"同步偏差过大: {master.max_sync_difference}ns")

# 重置统计
master.reset_all_sync_window_stats()

SM 同步类型配置

SM 同步类型通过从站级 slave.configure_dc(mode, ...) 方法自动配置，无需手动调用。详见 从站 DC 同步。