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Der Ethernet Feldbus.
© EtherCAT Technology Group, 2009 3
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Warum Ethernet für die Automatisierung?
•
Auf Steuerungsebene schon lange Stand der Technik•
Nun auch auf der Feldebene, weil:–
Verwendung von „Commodity“
Technik
–
Dadurch:•
Niedrige Komponenten-Kosten•
Partizipieren an allgemeiner technologischer Weiterentwicklung (getrieben vom Office Bereich)
–
Zugang zu Internet Technologien (z.B. Webserver)
–
Reduktion der Schnittstellenvielfalt
•
Aber: herkömmliches Ethernet erfüllt nicht alle Anforderungen der Feldebene, z.B.:–
Kosten, Performance, Determinismus, ….
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EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT -
Der Ethernet Feldbus.
•
EtherCAT ist Echtzeit-Ethernet bis zur E/A-Ebene•
ohne unterlagerten Bus
•
keine Verzögerung in Gateways•
Ein-
und Ausgänge, Sensoren, Antriebe, Displays:
Alles an einem System!
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EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist schneller
•
Übertragungsrate:–
2 x 100 Mbit/s
(Fast Ethernet, Voll-Duplex)
•
Update Zeiten:–
256 digitale
E/A in 11 µs
–
1000 digitale
I/O
verteilt
auf 100 Knoten
in 30 µs
= 0.03 ms
–
200 analoge
E/A (16 Bit) in 50 µs = entspricht
20 kHz
Sampling Rate–
100 Servo-Achsen
(je
8 Byte In + Out) in 100 µs
= 0.1 ms
–
12000 digitale
E/A in 350 µs
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- Genau
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- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
•
Bandbreiten-Nutzung
herkömmlicher
Ethernet-Lösungen:–
Ethernet Frame: ≥
84 Bytes
inkl. Preamble + IPG (interpacket
gap)
–
Für
4 Byte Eingabe
+ 4 Byte Ausgabe
pro Knoten:
•
4,75%
Nutzdatenrate
bei
0 µs
Reaktionszeit
per Knoten•
1,9%
Nutzdatenrate
bei
10 µs
Reaktionszeit
per Knoten
E/A
EtherCAT ist schneller
Ethernet Header Daten: ≥46 Bytes CRC
Nutzdaten:
z.B. 2 Bit..6 Byte
4 Bytes22 Bytes
IPG
12 Bytes
Ethernet Header Daten: ≥46 Bytes CRC IPG
Reaktions-
zeit
Knoten
MasterAnfrage
mit
Ausgangsdaten
Antwort
mit
Eingangsdaten
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- Vielseitig
EtherCAT ist schneller
•
Bandbreiten-Nutzung
im
Vergleich:–
Bei
4 Byte Nutzdaten
je
Knoten:
•
Polling / Timeslicing: ca. 2..5%–
Ab
2 Bit Nutzdaten
je
Knoten:
•
EtherCAT: 80…97% (2 x 100 MBit/s, Voll-Duplex)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Polling /Timeslicing
EtherCAT
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Funktionsprinzip: Ethernet „on the Fly“
•
Analogie ICE:–
„Zug“
(Ethernet Frame) hält nicht an
–
auch wer den „Zug“
durch ein schmales Fenster sieht,
sieht den gesamten „Zug“–
„Wagen“
(Sub-Telegramme) haben eine variable Länge
–
Es können einzelne „Personen“
(Bits) oder ganze
„Reisegruppen“
(Bytes) „entnommen“
und/oder „eingefügt“ werden
Wagen27
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Funktionsprinzip: Ethernet „on the
fly“
Slave Gerät
EtherCAT Slave Controller
Slave Gerät
EtherCAT Slave Controller
•
Daten werden im Durchlauf entnommen und eingefügt–
Prozessdatengröße pro Slave nahezu beliebig groß
(1 Bit…60 KByte, ggf. auf mehrere Frames
verteilt)–
Zusammensetzung der Prozessdaten kann sich in jedem Zyklus ändern, z.B. kürzeste Zykluszeit für Antriebe, gleichzeitig längere Zykluszeit für E/A möglich
–
Zusätzlich asynchrone, bedarfsgesteuerte Kommunikation
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Funktionsprinzip: Ethernet „on the
fly“
•
Geringster Overhead
durch implizite Adressierung •
Vorteile:–
Optimierte Telegrammstruktur für dezentrale E/A
–
Kommunikation vollständig in Hardware:
maximale Performance–
Wenn nur EtherCAT
Teilnehmer: kein Switch
erforderlich
–
Hervorragende Diagnose-Eigenschaften
–
Ethernet-Kompatibilität bleibt erhalten
Master
Ethernet Header ECAT HDR PLC Daten NC Daten E/A Daten Ethernet
HD
R 1
HD
R 2
HD
R 2
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- Hoch verfügbar
- Vielseitig
6355
2347
763
479
276
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Profinet I/O
Pow erlink
Profinet IRT
SERCOS III
EtherCAT µs
µs
µs
µs
µs
Schnelligkeit: Applikationsbeispiel
•
40 Achsen
(je
20 Byte Eingangs-
und Ausgangs-Daten)•
50 E/A Stationen
mit
insgesamt
560 EtherCAT
Busklemmen•
2000 Digitale
+ 200 Analoge
I/O, Buslänge
500 m
•
Performance EtherCAT:
Update-Zeit
276 µs bei
44% Buslast, Telegrammlänge
122 µs
56% Bandbreite übrig, z.B. für TCP/IP
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Auch „langsame“
Steuerungen profitieren
•
Reaktionszeit
mit
herkömmlichem
Feldbus-E/A:
Bus-Zyklus Bus-Zyklus Bus-Zyklus Bus-Zyklus Bus-ZyklusBus-ZyklusBus-Zyklus
Tmpd
TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O
SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS TaskI
Eingang
(im schlechtesten Fall)
Ausgang
Beste Reaktionszeit
Tmpd
: Verzögerung im Master durch Verarbeitung der Daten
TI/O
: Lokale I/O Update-Zeit
(Lokaler Erweiterungsbus + Firmware)
Schlechteste Reaktionszeit
Eingang
(im Idealfall)
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Auch „langsame“
Steuerungen profitieren
•
Systemaufbau mit EtherCAT:
Tmpd
TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O TI/O
SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS TaskI
kein unterlagerter Erweiterungsbus mehr
keine Master-Anschaltbaugruppe mehr
Bus-Zyklus Bus-Zyklus Bus-Zyklus Bus-Zyklus Bus-ZyklusBus-ZyklusBus-Zyklus
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Auch „langsame“
Steuerungen profitieren
•
Systemaufbau mit EtherCAT:
SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS TaskI
TDMA (NIC)
TEtherCAT
Zyklus
TDMA
= Zeit für Datentransfer vom/zum Ethernet Controller per Direct
Memory
Access:
vernachlässigbar
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Auch „langsame“
Steuerungen profitieren
•
Reaktionszeit mit EtherCAT:
–
Reaktionszeit deutlich verkürzt –
mit der gleichen
Steuerungsleistung–
keine unterlagerten lokalen E/A-Zyklen oder Erweiterungsbusse mehr
–
Wegen des sehr einfachen Protokolls keine speziellen Master-Systeme (z.B. Einsteckkarten) erforderlich
SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS Task OI SPS TaskI
Eingang
(im schlechtesten
Falll)
AusgangEingang
(im Idealfall)
Beste Reaktion
EtherCAT Bus-Zyklus
Schlechteste Reaktion
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Feldbus: erfordert Mapping
in der Steuerung
•
Herkömmliche Feldbussysteme erzeugen physikalisches Prozessabbild
•
„Mapping“
bildet dieses auf logische Prozessabbild(er) ab
Steuerung, z.B. SPS
Feldbus Scanner/Master
Logi
sche
sPr
ozes
sabb
ild
PLC Daten
E/A Daten
NC Daten
DPRAM
Knoten 1
Knoten 1
Knoten 2
Knoten 3
Knoten 4Mapping
Knoten 2
Knoten 3
Knoten 4
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Feldbus: erfordert Mapping
in der Steuerung
•
Das gleiche gilt auch für Steuerungen mit nur einem Prozessabbild !
•
Umsortieren der Prozessdaten („Mapping“) ebenfalls erforderlich
Steuerung, z.B. SPS
Feldbus Scanner/Master
Logi
sche
sPr
ozes
sabb
ild
Prozess-Daten
DPRAM Knoten 1
Knoten 2
Knoten 3
Knoten 4Mapping
Knoten 3
Knoten 1
Knoten 2
Knoten 4
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EtherCAT: Mapping in Slaves verlagert
•
Steuerung wird entlastet, Master wird sehr einfach •
Daten werden je nach Applikationsanforderung übertragen: extrem schnell, flexibel und effizient
Ethernet Header ECAT HDR PLC Daten NC Daten E/A Daten Ethernet
Logi
sche
sPr
ozes
sabb
ildbi
s4
GB
yte
HD
R 1
HD
R 2
HD
R 2
Datagramm
1 Datagramm
2 Datagramm
n
PLC Daten
Daten n
NC Daten
Master
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- Vielseitig
Direkter
Speicherzugriff
spart
Zeit
•
Feldbuskarten: bis zu 30% der CPU Zeit für das
Kopieren von Daten
•
EtherCAT: MAC ist PCI Busmaster,
Daten
werden
per DMA ins PC RAM gestellt:
+ CPU entlastet + mehr
Performance
PC Steuerung
mit
Feldbuskarten
PCI
bus
Scanner-Karte, DP RAM
CPU
Control task
PC RAM
memcopy
PC Steuerung
mit
EtherCAT
CPU Control task
PC RAM
DMAPCI
bus MAC
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EtherCAT Laufzeitmessung
(1)
•
EtherCAT Knoten misst Zeitdifferenz zwischen abgehendem und zurückkehrendem Frame
EtherCAT FrameBearbeitungsrichtung
EtherCAT FrameWeiterleitungsrichtung
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IPC
EtherCAT Laufzeitmessung
(2)
•
Laufzeiten zwischen beliebigen Teilnehmern werden berechnet
Master
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Verteilte
Uhren
(Distributed Clocks)
•
Präzise Synchronisation (<< 1 µs!) durch genauen Abgleich verteilter Uhren (Distributed
Clocks)
M∆tIPC
SMaster
S
S S S S
S
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- Vielseitig
Externe
Uhrensynchronisation: IEEE 1588
•
Switchport
mit
integrierter
IEEE 1588 Boundary Clock
MS
S
S S S S
Boundary
Clock
S
Master
IEEE 1588Grandmaster
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Verteilte
Uhren
•
Langzeit Scope-Aufnahme: zwei Geräte, dazwischen 300 Knoten + 120 m Netzwerk
Jitter: ~ +/-20ns
Gleichzeitigkeit: ~15 ns
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Ethernet Daten
Eingebettet in Standard Ethernet Frame, EtherType
0x88A4
EtherCAT ist Industrial Ethernet!
•
EtherCAT verwendet Standard Frames
nach IEEE 802.3•
Wahlweise auch über UDP/IP (wenn IP Routing
gefragt)
•
keine verkürzten Frames
TypeRes.Length
1 Bit 4 Bit11 Bit
Oder: via UDP/IPUDP Port 0x88A4
DA EtherTypeSA CRC
Standard Ethernet Frame
48 Bit 48 Bit 16 Bit 32 Bit
16 Bit
IP Header UDP H.
160 Bit 64 Bit
Header EtherCAT
Daten
48 -1470 Byte
Ethernet Header
EtherCAT
Telegramm
16 Bit
Header Datagramm
1
48 -1498 Byte
Datagramm
2 Datagramm
n… Pad.
CRCPad.
0..32 Byte
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- Offen
- Konform
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- Hoch verfügbar
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EtherCAT ist Industrial Ethernet!
•
volle Durchgängigkeit für TCP/IP•
alle Internet Technologien verfügbar: HTTP, FTP, …
•
ohne Einschränkung der Echtzeiteigenschaften!
EtherCAT Slave Gerät
EtherCAT MAC / DLL
TCP UDP
Ethernet
Anwendung
IP Azyklische
Daten
ProzessdatenMailbox
EchtzeitAnwendungStandard
TCP/IP Stack
Ethernet PHYEthernet PHY
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- Offen
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EtherCAT ist Industrial Ethernet!
•
Beliebige Ethernet Geräte können an den Switchport angeschlossen werden
•
Zugriff auf Webserver mit Standard-Browser
Virtuelle
Ethernet Switch Funktionalität
SwitchportMaster
Webserver
Drucker
PC/Laptop
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EtherCAT ist Industrial Ethernet!
•
Software Ethernet Switch
routet
Ethernet Frame•
Zugriff von innerhalb und außerhalb des EtherCAT-
Segmentes
Virtuelle
Ethernet Switch
Funktionalität Switchport
Ethernet Switch
Master
Drucker
PC/Laptop
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- Offen
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- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Switchport
Ethernet MAC PHY
Switchport: Jedes Ethernet Protokoll möglich
•
Schnittstelle zu beliebigen Ethernet Geräten oder Netzen•
Ethernet Frame werden in das EtherCAT-Protokoll
eingefügt: „Ethernet over EtherCAT“
(EoE)
EtherCAT MAC / DLL PHYPHY
µC
Fragmentierung
TX1TX2TX3
TX
TX2TX3TX1
RX RX4RX1 RX2 RX3
ProzessdatenMailbox
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- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Vertikale Integration (1)
•
…mittels
Switchport
•
+ beliebige Ethernet Protokolle können verwendet werden•
+ erfordert nur einen Ethernet Port (auf Master/IPC/SPS)
•
+ EtherCAT Performance wird nicht eingeschränkt
Switchport
Master
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- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Vertikale Integration (2)
•
...mittels
2. Ethernet Port
•
+ beliebige Ethernet Protokolle können verwendet werden•
+ EtherCAT Performance wird nicht eingeschränkt
•
aber: erfordert zweiten Ethernet Port (auf Master/IPC/Steuerung)
2. Ethernet Port
Master
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- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Vertikale Integration (3)
•
…mittels
Switch
•
+ beliebige Ethernet Protokolle können verwendet werden•
+ erfordert nur einen Ethernet Port
(auf Master/IPC/Steuerung)•
aber: Performance durch Verzögerung im Switch
eingeschränkt (und durch allgemeine Ethernet Frames)
Master
Ethernet Switch
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•
Standard Ethernet Topologie: Stern
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•
Flexible Topologien
–
beliebig
erweiterbar–
Topologie-Varianten wie Linie, Stern, Baum, Daisy Chain
+ Stichleitungen möglich und beliebig kombinierbar!–
Bis
zu
65.535 Knoten
in jedem
EtherCAT-Segment
–
Standard Ethernet Verkabelung
Master
Linie
Drop LineStern/Baum
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- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist flexibler zu verdrahten
•
Elektrische
Signalvarianten
für
EtherCAT:–
100BASE-TX (bis
zu
100 m zwischen
2 Knoten/Geräten)
–
100BASE-FX (größere
Strecken
zwischen
2 Knoten/Geräten)
–
LVDS (für
modulare
Geräte)
•
Beliebig viele Wechsel erlaubt!
Ethernet auf LVDS*:
Für
modulare
Geräte
LVDS*100 m
Ethernet auf 100BASE-FX
(Lichtwellenleiter)
für
größere
Strecken
Ethernet auf 100BASE-TX bis
zu
100 m mit
Transformator-
kopplung
*LVDS: Low Voltage
Differential Signaling
nach ANSI/TIA/EIA-644,
ebenfalls genutzt in IEEE 802.3ae (10Gigabit Ethernet)
Master
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- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT System Test
10.056 EtherCAT
Geräte
in einem Netzwerk
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- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT statt PCI
•
Investitionsschutz•
Problemloser
Übergang
von vorhandenem
Feldbus
zu
EtherCAT•
Nahtlose Integration und maximale Ausbaufähigkeit des Systems zu vorhandenen Feldbusgeräten, wie z.B.:–
AS-Interface–
CANopen–
CC-Link–
ControlNet–
DeviceNet–
Ethernet/IP–
FIPIO–
Interbus–
IO-Link–
Lightbus–
LonWorks–
Modbus
Plus, RTU, TCP–
MPI–
PROFIBUS–
PROFINET IO–
…
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- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
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EtherCAT statt PCI
•
Update-Zeiten im Vergleich:–
Prozessabbild über PCI
(je 500 Byte
E/A Daten): 400µs–
Prozessabbild über EtherCAT
(je 1500 Byte
E/A Daten): 150µs
© EtherCAT Technology Group, 2009 39
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT statt PCI
•
Keine Steckplätze mehr in der Steuerung (IPC oder SPS) erforderlich
•
Trotzdem maximale Erweiterbarkeit
EtherCAT
© EtherCAT Technology Group, 2009 40
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist einfacher zu konfigurieren
•
Adressierung:–
Keine manuelle Adresseinstellung erforderlich
–
Adressen können automatisch zugeteilt werden
–
Adressen können auch bei nachträglichen Erweiterungen erhalten bleiben > keine Neu-Adressierung
© EtherCAT Technology Group, 2009 41
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist einfacher zu konfigurieren
•
Topologie:–
Automatischer
Topologie
Soll/Ist-Vergleich
•
Diagnose:–
Diagnose mit
exakter
Lokalisierung
•
Netzwerkplanung:–
Performance unabhängig
von:
•
Slave-Implementierung•
Topologie
(keine
Switches/Hubs)–
Performance mehr
als
ausreichend
•
Daher
kein
“Tuning”
erforderlich
© EtherCAT Technology Group, 2009 42
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist kostengünstiger (1): Engineering
•
Implementierung
/ Tools:–
Standard Netzwerk
Monitoring Tools, z.B. MS Network
Monitor oder
Wireshark: Kostenlos–
Parser Software: Kostenlos
•
Weniger
Aufwand
bei
der
Netzwerkplanung:–
Einfache
Konfiguration
–
Standardeinstellungen
sind
ausreichend, kein
“Feintuning”
notwendig
•
Erweiterte
Diagnosemöglichkeiten:–
Schnellere
Fehlersuche
führt
zu
geringeren
Ausfallzeiten
•
Schnelleres
Setup:–
Keine
manuelle
Adressierung
notwendig
© EtherCAT Technology Group, 2009 43
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist kostengünstiger (2): Hardware
•
Master:–
keine spezielle Einsteckkarte
–
on-board
Ethernet Port genügt
•
Slave:–
kostengünstiger Slave Controller
als FPGA oder ASIC–
kein leistungsstarker µC erforderlich
•
Infrastruktur:–
keine Switches
/ Hubs erforderlich
–
Standard Ethernet Kabel und
Stecker ausreichend
32 BitµC
© EtherCAT Technology Group, 2009 44
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist einfach zu implementieren
•
Slave Implementierung:–
Alle
zeitkritischen
Funktionen
sind
als
ASIC oder
FPGA
implementiert:•
ESC bearbeitet
das Echtzeitprotokoll
in Hardware–
Integrierte
Kommunikations-Zustandsmaschine
–
Netzwerk-Leistung
ist
unabhängig
von:
•
Slave-Mikrocontroller•
Protocol Stack–
Mit
oder
ohne
Mikrocontroller
(Host CPU)
–
Integriertes
DPRAM (1…8kByte)
–
Integrierte
Funktionalität
der
verteilten
Uhren
(DC)
–
Hochgenaue
Interrupts zum
Mikrocontroller
© EtherCAT Technology Group, 2009 45
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Slave Controller: ASIC (1)
Name ET1100 ET1200 netX5
Typ ASIC ASIC ASIC
Hardware Anbieter
Gehäuse BGA128
0,8mm Pitch
QFN48
0,5mm Pitch
BGA201
0,8mm Pitch
Größe 10 x 10 mm 7 x 7 mm 13 x 13 mm
µC Anschluss serial/parallel
(8/16-bit, async)*
serial* serial
(SPI),
parallel (8/16/32-bit,
async)
Digitale I/O 32 8-16* 16
DPRAM 8 kByte 1 kByte 6 kByte
SyncManager 8 4 8
FMMUs 8 3 8
Distributed
Clocks Ja Ja Ja
Anzahl der Ports 2-4 (MII/E-bus)* 2-3 (E-bus/max. 1xMII)*
2 (MII)
Besonderheit Routable
mit Standard PCB
- Multi-Protokoll Unterstützung
* konfigurierbar
© EtherCAT Technology Group, 2009 46
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Slave Controller: ASIC (2)
Name netX
100 netX
500 netX50
Typ ASIC ASIC ASIC
Hardware Anbieter
Gehäuse BGA345
1mm Abstand
BGA345
1mm Abstand
PBGA1mm Abstand
Größe 22x22 mm 22x22 mm 19x19 mm
µC Anschluss µC-Bus (intern, 32-bit)
µC-Bus (intern, 32-bit)
µC-Bus (intern, 32-bit)
Digitale I/O 16 (GPIO) 16 (GPIO) 32 (GPIO)
DPRAM256/400 Byte
(Mailbox/Prozess
Daten)
256/400 Byte (Mailbox/Prozess
Daten)
6 kByte
SyncManager 4 4 8
FMMUs 3 3 8
Distributed
Clocks Ja Ja Ja
Anzahl der Ports 2 (100BASE-TX) 2 (100BASE-TX) 2 (100BASE-TX)
Besonderheit
Multi-Protokoll Unterstützung,
Integrierte PHYs, ARM-9 µC
Multi-Protokoll Unterstützung,
Integrierte PHYs, ARM-9 µC
Multi-Protokoll Unterstützung,
Integrierte PHYs, ARM-9 µC
© EtherCAT Technology Group, 2009 47
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Slave Controller: FPGA
Name ET1810/ET1811/ET1812 ET1815/ET1816/ET1817
Typ FPGA + IP Core FPGA + IP Core
Hardware Anbieter
GehäuseCyclone
I+II+III, Stratix
I+II+III+IV+GX+II GX,Arria
GX
Spartan
3+3E+3A+3AN+3ADSP,
Virtex
II+II
Pro+II
Pro X+4+5
Größe FPGA abhängig FPGA abhängig
µC Anschlussseriell/parallel
(8/16-bit, async)AVALON®*
seriell/parallel(8/16bit, async)
OPB®*
Digitale I/O 8-32* 8-32*
DPRAM 1...60 kByte* 1...60 kByte*
SyncManager 0…8* 0…8*
FMMUs 0…8* 0…8*
Distributed
Clocks Yes* Yes*
Anzahl der Ports 2 (MII) 2 (MII)
Besonderheit Verschiedene IP-Core
Lizenzmodelle verfügbar
Verschiedene IP-Core
Lizenzmodelle verfügbar
* konfigurierbar
© EtherCAT Technology Group, 2009 48
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT einfacher
zu
implementieren: Master
•
Master-Implementierung:–
z.B. mit
Master Sample Code (Quellcode)
–
EtherCAT Konfigurationstool
–
Gerätebeschreibungen
in XML-Dateiformat
Realtime
Realtime
optional; for online functionality(e.g. scanning for devices)
.xml.xml.xml
EtherCAT Slave Information (ESI) Files
EtherCATConfiguration Tool
.xml
EtherCAT Network Information (ENI) File
Application
Process Data ImageParser Mailbox
Services
EtherCAT Master Driver
Network Driver
Standard Ethernet MAC
acycliccommands
initcyclic
commands
req. resp.
Ethernet Frames
Process Data (PD) Image description
© EtherCAT Technology Group, 2009 49
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT einfacher
zu
implementieren: Master
•
Einfache Master-Implementierung:–
Typisch
z.B. für
Kleinsteuerungen
mit
einer
Steuerungstask
–
Bis
1488 Byte Prozessdatengröße
–
Header für
Prozessdatenkommunikation
bleibt
konstant
–
Master mit
minimalem
Aufwand
realisierbar
–
Kein
separater
Kommunikationsprozessor
(z.B. auf Einsteckkarte) erforderlich–
Viel
einfacher
als
herkömmliche
Feldbussysteme
–
Sehr
viel
einfacher
als
andere
Industrial Ethernet
Lösungen…
Konstanter Header Fertig
sortierte
(gemappte)
Prozessdaten
Padding Bytes and CRC werden
vom
Ethernet Controller (MAC) erzeugt
Working
Counter:
konstant
DA SA Type Frame HDR
EtherCAT HDR Daten
Ethernet Header EtherCAT TelegrammECAT
6 Bit 6 Bit 2 Bit 2 Bit 10 Bit 0….1486 Byte
WK
C
FCS
Ethernet
4 Byte
Pad.
0…322
© EtherCAT Technology Group, 2009 50
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist bewährt
•
Seit
2003 im
Serieneinsatz•
Viele
Applikationen
•
Große
Produktvielfalt
von verfügbaren
EtherCAT Geräten
© EtherCAT Technology Group, 2009 51
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Slave
Anwendung
EtherCAT verwendet etablierte Geräteprofile
EtherCAT Slave Controller
ProzessdatenMailbox
Ethernet Physical
Layer
IP
TCP UDP
Dateizugriff
Ethernet
FoE EoE SoE CoE CoE/SoE
Dateisystem,
Bootloader
HTTP, FTP,…
IEC 61800-7-204
IEC 61800-7-304
EN 50325-4
IEC 61800-7-201
IEC 61800-7-301
AT
MDT
PDO
Map-
ping
Der SERCOS* Standard
IDN
Service Kanal
ProzessdatenDer CANopen
Standard
SDO
Objektverzeichnis
*SERCOS interface™
is
a trademark
by
SI e.V.
© EtherCAT Technology Group, 2009 52
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Geräteprofil-Integration
EtherCAT Slave
Azyklische
Kommunikation
(Explicit
Addressing)
ParameterZyklische,
synchrone
Kommunikation
(Implicit
Addressing)
EoE CoE/SoE
optional
EtherCAT Slave Controller
ProzessdatenMailbox
Ethernet Physical
Layer
CoE/SoE
IP
TCP UDP
Ethernet
Anwendung
Device
Profile Definitions
Geräteprofil-
Definitionen
HTTP, FTP,…
© EtherCAT Technology Group, 2009 53
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Antriebsprofil-Integration
EtherCAT Slave
Service Kanal
IDN
EoE SoE
optional
EtherCAT Slave Controller
ProzessdatenMailbox
Ethernet Physical
Layer
SoE
IP
TCP UDP
Ethernet
AnwendungIEC 61800-7-
204
ist
dasSERCOS*
Antriebsprofil
HTTP, FTP,…
Servodrive
Profile IEC 61800-7-204
Mapping
auf EtherCAT: IEC 61800-7-304
Prozessdaten:
AT / MDT
*SERCOS interface™
ist eine Marke von SI e.V.
© EtherCAT Technology Group, 2009 54
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT in der
IEC 61800-7
IEC 61800-7: Generic
Interface and use
of profiles
for
power drive
systems
IEC 61800-7-304IEC 61800-7-301
Mapping
to
CANopen
Mapping
to
EtherCAT
Mapping
to
EPL
Mapping
to
SERCOS I/II
Mapping
to
SERCOS III
Mapping
to
EtherCAT
IEC 61800-7-201:Profile
CiA 402
IEC 61800-7-202:
Profile
CIP Motion
IEC 61800-7-203:
Profile
PROFIdrive
IEC 61800-7-204:Profile
SERCOS*
Annex A:Mapping
to
DS402
Annex B:Mapping
to
CIP
Annex C:Mapping
to
PROFIdrive
Annex D:Mapping
to
SERCOS*
IEC 61800-7-1: Interface Definition
IEC 61800-7-200: Profile Specifications
IEC 61800-7-300: Mapping
of Profiles
to Network
Technologies
B...
C...
*SERCOS interface™
ist eine Marke von SI e.V.
© EtherCAT Technology Group, 2009 55
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist
eine
offene
Technologie
•
Gründung: November 2003•
Aufgaben: Unterstützung, Weiterentwicklung
und
Verbreitung
der
EtherCAT Technologie•
Die mittlerweile
größte
Industrial Ethernet Vereinigung
•
Mehr
als
1000* Mitgliedsfirmen
aus 45 Länder
und 6 Kontinenten:
–
Gerätehersteller
–
Anwender
–
Technologie-Anbieter
•
Mitgliedschaft
ist
offen
für
jeden
*Stand: April 2009
© EtherCAT Technology Group, 2009 56
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist
eine
offene
Technologie
•
Das Protokoll ist vollständig offengelegt:–
EtherCAT ist IEC, ISO und SEMI Standard (IEC 61158, IEC 61784, ISO 15745, SEMI E54.20)
•
Slave Controller von verschiedenen Herstellern verfügbar•
Slave Controller gewährleistet Interoperabilität
•
ETG organisiert Interoperabilitäts-Tests
(„Plug
Fests“), Workshops und Seminare, Konformitäts-Tests und stellt Zertifikate aus
© EtherCAT Technology Group, 2009 57
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT ist
eine
offene
Technologie
•
Master Stacks
für verschiedene Echtzeitbetriebssysteme verfügbar*, inklusive Open / Shared
Source!
–
eCos–
Intime–
Linux
mit RT-Preempt–
MICROWARE OS-9–
On Time RTOS-32–
PikeOS–
Proconos
OS–
Real-Time
Java–
RMOS–
RT Kernel–
RT-Linux–
RTXC Quadros–
RTAI Linux–
QNX–
VxWin
+ CeWin–
VxWorks–
Windows CE–
Windows XP/XPE mit CoDeSys
SP RTE–
Windows XP/XPE mit TwinCAT Echtzeit-Erweiterung–
XENOMAI Linux
*Stand Mai 2009
© EtherCAT Technology Group, 2009 58
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- Genau
- Industrial Ethernet
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- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Technology Group und IEC
•
Management Board der
IEC hat Liaison der
EtherCAT Technology Group mit
IEC SC65C WG 11/12/13 +
JWG10 bestätigt
(SC65C: Digital Communication)
•
ETG ist
somit
offizieller
Normungspartner
der
IEC
© EtherCAT Technology Group, 2009 59
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- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
ETG Team Weltweit
ETG Büro
Nordamerika
Austin, TX
ETG Hauptsitz
Deutschland
Nürnberg
ETG Büro
China
Beijing
ETG Büro
Japan
Tokyo
ETG Büro
Korea
Seoul
© EtherCAT Technology Group, 2009 60
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- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
ETG Mitglieder
Entwicklung
•
Stand April 2009: 1000 Mitgliedsfirmen
Nov
-03
May
-04
Nov
-04
May
-05
Nov
-05
May
-06
Nov
-06
May
-07
Nov
-07
May
-08
Nov
-08
May
-09
3359 89117136169188214
240285
321357
404458
515575
634696
766820
881940
1000
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
© EtherCAT Technology Group, 2009 61
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- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Mitglieder
von 45* Ländern, 6 Kontinenten
Österreich
Ungarn
Spanien
Kroatien
Großbritannien
LiechtensteinIndien
Schweden
Tschechische Republik
USA
Niederlande
Weißrussland
Israel
Schweiz
Dänemark
Russland
BelgienAustralien
Korea
Ukraine
Deutschland
China
Slowenien
Japan
Türkei
Frankreich
Kanada
Slowakei
Italien
Taiwan
Finnland
Singapur
Brasilien
Süd AfrikaSerbien
Norwegen
Griechenland
Polen
Thailand
Portugal RumänienMexiko
Bosnien und Herzegovina
Litauen
Neuseeland
*Stand April 2009
© EtherCAT Technology Group, 2009 62
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- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
ETG: Aktive Mitglieder
•
Wichtiger
als
die Mitgliederzahl: Wie
viele
sind
aktiv, wie
viele implementieren
die Technologie?
•
Dezember
2008: Mehr
als
690 Implementatierungs-Kits
an ETG Mitgleider
verkauft
(25% Master, 75% Slaves), und es
gibt
noch
Open + Shared Source Master!•
SPS/IPC/Drives 2008: 60 Aussteller
mit
mehr
als
180
verschiedenen
EtherCAT Geräten
auf dem
ETG Messestand:–
25 verschiedene
Antriebe
von
16 unterschiedlichen
Herstellern
in einem
EtherCAT Netzwerk
in Funktion–
15 verschiedene
Master in
einem
Aufbau
mit
10
verschiedenen
Betriebs-
systemen
in Funktion–
Sichere
Geräte
(Master + Slaves) von 2 verschiedenen
Herstellern
in einem
EtherCAT
Netzwerk
in Funktion–
Master zu
Master and
Redundanz
Live Demo
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- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT: Große Anzahl an Produkten
E/A, Controller, HMI, Servo-Antriebe, FrequenzumrichterSensoren, Slave + Master Entwicklungs-Kits
Control Panels, Hydraulikventileund Pneumatikventile,
…
© EtherCAT Technology Group, 2009 64
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- Vielseitig
Konformität und Interoperabilität
•
Konformität und Interoperabilität
sind wichtige Faktoren für den Erfolg einer Kommunikations-Technologie–
Konformität zur Spezifikation ist eine Pflicht gegenüber allen Nutzer der Technologie
–
Hierzu wird das EtherCAT Conformance
Test Tool
(CTT)
verwendet–
Test-Szenarios für das CTT werden von der Working
Group
„Conformance“
innerhalb der ETG Gemeinschaft entwickelt–
Der EtherCAT Conformance
Test
prüft offiziell die
Konformität bei einem akkreditierten EtherCAT Test Center (ETC)
–
Bei erfolgreichem Conformance
Test stellt die ETG ein
Zertifikat aus, welches die Konformität bestätigt
© EtherCAT Technology Group, 2009 65
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- Genau
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Eigenschaften
(1)
•
Safety-over-EtherCAT (FSoE) definiert
einen
sicheren Kommunikationslayer
für
die Übertragung
von sicheren
Prozessdaten
zwischen
Safety-over-EtherCAT Geräten•
FSoE ist
eine
offene
Technology innerhalb
der
EtherCAT
Technology Group (ETG)•
Das Protokol
ist
gemäß
der
IEC 61508 entwickelt
–
Geeignet
bis
Safety Integrity Level (SIL) 3
–
Restfehlerwahrscheinlichkeit
R(p) < 10-9 /h
•
Protokoll-Spezifikation
durch
den TÜV Süd
Rail GmbH geprüft
und bestätigt
•
Zertifizierte
Produkte
mit
Safety-over-EtherCAT sind
seit 2005 verfügbar
und seit
2006 im
Einsatz
© EtherCAT Technology Group, 2009 66
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- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Eigenschaften
(2)
•
FSoE Frame wird
in die zyklischen
PDO gemappt–
Minimale
FSoE Framelänge: 6 Byte
–
Maximale
FSoE Ramenlänge: Abhängig
von der
Anzahl
der
sicheren
Prozessdaten
der
Slave Geräte–
Deshalb
eignet
sich
das Protokoll
für
sichere
E/A, wie
auch
für
funktionale
Sicherheit
bei
Antrieben•
Übertragung
der
sicheren
Daten
wird
vom
FSoE Master
zum
FSoE Slave sowie
in entgegengesetzter
Richtung bestätigt
•
Sichere
Geräteparameter
können
während
des Aufstartens
der
sicheren
Verbindung
vom
Master in den
Slave geschrieben
werden
© EtherCAT Technology Group, 2009 67
EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Eigenschaften
(3)
•
Die FSoE-Spezifikation
enthält
keine
Einschränkungen bezüglich:
–
Kommunikationsmedium: Das Kommunikationsmedium
geht
nicht
in die Berechnung
mit
ein “Schwarzer Kanal”(angenommene Rest-Bitfehlerrate: p = 10-2/Stunde
–
Übertragungsrate: In der
Berechnung
der
Restfehlerwahrscheinlichkeit
kürzt
sich
die Übertragungsrate
raus–
Länge
der
sicheren
Prozessdaten:
Die Länge
der
sicheren
Prozessdaten
ist
beliebig
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EtherCAT ist:
- Schneller
- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Weiterleitung
•
Weiterleitung
über
unsichere
Gateways möglich•
Weiterleitung
über
Feldbusse
möglich
•
Eine
Sicherheitstechnologie
für
die meisten (Feld)Bus-Systeme
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- Genau
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Software-Architektur
•
Ansatz: EtherCAT wird
als
“Schwarzer
Kanal”
betrachtet–
Sichere
und “unsichere”
Daten
auf einer
Leitung
Gerät
1
EtherCAT Protokoll
Safety-over-EtherCATProtokoll
Sicherheits
Anwendung
StandardAnwendung
EtherCAT Telegramm
Container mit
sicheren
Prozessdaten
und notwendiger
Datensicherung
(FSoE
Frame)
Gerät
2
Safety-over-
EtherCATProtokoll
Sicherheits
Anwendung
StandardAnwendung
EtherCAT Protokoll
Safety-over-EtherCAT
EtherCATDLL und AL
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Hardware-Architektur
•
Einkanalige
Übertragung–
Modell
A entsprechend
der
IEC 61784-3 Anhang
A
Controller A
Safety
Protocol
Controller B
Safety
Protocol
Gerät
2
Controller B
FSoE
Protokoll
Controller A
FSoE
ProtokollController A
Safety
Protocol
Controller B
Safety
Protocol
Gerät
1
Controller A
FSoE
Protokoll
Controller B
FSoE
Protokoll
PHY
Trafo Trafo
PHY
EtherCAT Slave Controller
PHY
Trafo Trafo
PHY
EtherCAT Slave Controller
RJ45 RJ45 RJ45 RJ45
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- Genau
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- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Frame-Struktur
•
EtherCAT Telegramm
–
Safety-over-EtherCAT Frame•
Der
FSoE-Frame ist
ein
Datencontainer, welcher
in die Prozessdaten
des Gerätes
gemappt
wird•
Ein
neuer
FSoE-Frame wird
erkannt, wenn
sich
mindestens
ein
Bit im
Vergleich
zum
letzten
Frame geändert
hat•
Für
jeweils
2 Byte sichere
Daten
wird
eine
Checksumme
(CRC) von 2 Byte berechnet
•
Es können
beliebig
viele
sichere
Daten
übertragen
werden
CMD Sichere
Daten CRC_0 Sichere
Daten Conn
ID
Ethernet Header
EtherCATHeader 1. Datagramm 2. Datagramm FSC
Safety-over-EtherCAT Frame
CRC_1
n. Datagramm…
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- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Fehlerbeherrschung
MaßnahmeFehler
Reihenfolge Watchdog Connection ID
CRC Berechnung
Unbeabsichtigte
Wiederholung
Verlust
Einfügen
Falsche
Reihenfolge
Datenverfälschung
Verzögerung
Maskerade
Wiederkehrende
Speicherfehler
Falsche
Weiterleitung
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- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Systembeispiel
•
Dezentrale
Sicherheitslogik•
Standard SPS sorgt
für
den Datenaustausch
S
S
S
Standard SPS Sichere Eingänge
Sicherheitslogik
Sichere Ausgänge
Sichere AntriebeS
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- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Safety-over-EtherCAT: Vorteile
•
Integrierte
Lösung:–
Sichere
und Standard-Kommunikation
auf einer
Leitung
•
Weniger
Schnittstellen
und Feldbus-Systeme•
Zentrale
Konfiguration, Diagnose und Wartung
für
sichere
und “unsichere”
E/A in einem
Tool•
Keine
Einschränkung
der
Datenlänge
•
Sicherheits-Applikationen
nutzt
die Vorteile
von EtherCAT:–
Hohe
Performance und kurze
Reaktionszeiten
–
Annähernd
unbeschränkte
Anzahl
von Teilnehmern
–
Große
Netzwerkausdehung
–
Optionale
Leitungsredundanz
–
Große
Flexibilität
durch
Hot-Connect Funktionalität
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- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT: Hoch verfügbar
•
Kabel-
bzw. Leitungsredundanz–
2ter Ethernet Port im
Master ausreichend
•
Gerätetausch
bei
laufendem
Netzwerk•
Hot Connect von Netzwerksegmenten
•
Master-Redundanz
mit
Hot-Stand-By
Master
Hot Connect
Gruppe
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- Genau
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- VielseitigSlave N
☺
Ohne Redundanz: Normalbetrieb
EtherCAT Master
MAC 1
RX TX
TX UnitTX
RX UnitRX
Slave 2
RX TX
RXTX
Slave 1
RX TX
RXTX
RX TX
RXTX
☺☺
... ...
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- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- VielseitigSlave 2
RX TX
RXTX
Slave 1
RX TX
RXTX
EtherCAT Master
MAC 1
RX Unit TX Unit
Ohne Redundanz: Kabelbruch
RX TX
TXRX
☺☺Slave N
RX TX
RXTX...
Slave N-1
RX TX
RXTX...
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- Genau
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- VielseitigSlave 2
RX TX
RXTX
Slave 1
RX TX
RXTX
EtherCAT Master
MAC 1
RX Unit TX Unit
Ohne Redundanz: Teilnehmerausfall
RX TX
TXRX
☺☺Slave N
RX TX
RXTX...
Slave N-1
RX TX
RXTX...
Slave N-2
RX TX
RXTX
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- Genau
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- VielseitigSlave 2
RX TX
RXTX
☺Slave 1
RX TX
RXTX
☺Slave N
☺
RX TX
RXTX...
EtherCAT Master
MAC 1 MAC 2
RX Unit TX Unit
Mit Redundanz: Normalbetrieb
...
RX TX RX TX
TXRX
2. EthernetPort im Master ausreichend –Keine spezielle
Karte notwendig
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- Genau
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- VielseitigSlave N
☺
RX TX
RXTX
Slave N-1
☺
RX TX
RXTX
Slave 2
RX TX
RXTX
Slave 1
RX TX
RXTX...
EtherCAT Master
MAC 1 MAC 2
Mit Redundanz: Kabelbruch
RX TX RX TX
RX Unit TX UnitTXRX
☺ ☺
...
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- Genau
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- VielseitigSlave N
☺
RX TX
RXTX
Slave N-1
☺
RX TX
RXTX
Slave 2
RX TX
RXTX
Slave 1
RX TX
RXTX...
EtherCAT Master
MAC 1 MAC 2
Mit Redundanz: Teilnehmerausfall
RX TX RX TX
RX Unit TX UnitTXRX
☺ ☺
...
Slave N-2
RX TX
RXTX
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- Flexibler zu verdrahten
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT: vielseitige Systemarchitektur
•
Master zu Slave•
Slave zu Slave
•
Master zu Master
Switch
Switchport
Gateways
M2M
S2S
M2S
M2S
Master
Master
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EtherCAT ist:
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- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT und drahtlose Kommunikation
•
Drahtlose Geräte können mittels Switchport
angeschlossen werden
•
Drahtloses Segement
beeinflusst nicht die EtherCAT Kommunikation
•
Protokoll: EtherCAT Automation Protocol–
„Pushed
and/or
Polled“
Prozessdatenaustausch•
Drahtloses Segment ist transparent für den Master
EtherCAT Automation Protocol
SwitchportMaster
z.B. RFID Lesegerät
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EtherCAT ist:
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- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
Warum entscheiden sich Anwender für EtherCAT?
•
Überragende
Performance–
EtherCAT ist
die schnellste
Industrial Ethernet Technologie
•
Niedrige
Kosten–
Günstige
Implementierung
und Infrastruktur-Komponenten
•
Flexible Topologie–
Vorteilte
nicht
nur
für
weit
verteilte
Anwendungen
•
Einfache
Handhabung–
Einfache
Konfiguration, Wartung
und Diagnose
•
Funktionale
Sicherheit–
Sichere
Datenübertragung
integrierbar
•
Produktvielfalt–
Große
Vielfalt
von verfügbaren
EtherCAT Geräten
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EtherCAT ist:
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- Genau
- Industrial Ethernet
- Flexibler zu verdrahten
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- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Applikationsfelder
•
Schnelle Applikation, z.B.:–
Verpackungsmaschinene
–
Schnelle Pressen
–
Spritzgußmaschinen
–
Holzbearbeitungsmaschinen
–
Werkzeugmaschinen (CNC)
–
Teststände
–
Robotik
–
…
•
Verteilte Applikationen, z.B.:–
Fördertechnik
–
Logistik
–
Messdatenerfassung
–
…
© EtherCAT Technology Group, 2009 86
EtherCAT ist:
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT Applikationsfelder
•
Wegen
preiswerter
Masteranschaltung
und einfacher Verdrahtung
eignet
sich
EtherCAT ebenso
für:
–
Kleine
Embedded Controller
–
Kleine
SPSen
–
Jede
PC-basierte
Steuerungsapplikation
•
Mit
oder
ohne
Echtzeitanforderung
•
EtherCAT ermöglicht
Feldbus-Anwendungen, wo
heute aus
wirtschaftlichen
Gründen
nur
direkt
verkabelt
wird!
© EtherCAT Technology Group, 2009 87
EtherCAT ist:
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- Genau
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- Flexibler zu verdrahten
- Einfacher zukonfigurieren
- Kostengünstiger
- Einfacher zu implementieren
- Bewährt
- Offen
- Konform
- Sicher
- Hoch verfügbar
- Vielseitig
EtherCAT -
Der Ethernet Feldbus.
Bitte besuchen Sie www.ethercat.org
für weitere Informationen
EtherCAT Technology GroupOstendstr. 196
90482 Nürnberg, DeutschlandTelefon: +49 (0)911 54056 20