Beckhoff Gleitender Durchschnitt

WMX2 EtherCAT Soft Motion Controller mit Windows Class Library. Ein vielseitiger High-End-General Motion Controller, der in der Lage ist, gleichzeitig bis zu 64 Achsen und 64 Kanäle mit erweiterten Steuerungsfunktionen zu steuern WMX2 kann als EtherCAT Master auf PC mit LAN LAN Port, Nr Spezialisierte Schnittstellenkarte wird benötigt. WMX2 enthält den original EtherCAT Master Stack mit vollständigen EtherCAT Funktionalitäten einschließlich DC Sync und HotConnect und Windows Echtzeit-Erweiterungstool ermöglicht Echtzeit-Motion Control mit synchronen Kommunikationszyklus so schnell wie 0 25ms. Develop original High - Performance Motion Controller mit WMX2 Windows Class Library unterstützt bis zu 256 Threads und über 500 API-Funktionen, einschließlich EtherCAT Network Management API Neue fortschrittliche Bewegungsprofile ermöglichen es Entwicklern, komplexe, sensible Bewegungen für schwierige Situationen zu programmieren, die extreme Präzisionen erfordern. Sync-Steuerung Master-Slave Maximum Von 32 Paaren. Major EtherCAT Funktionen CoE, FoE, DC Sync, Line Star Ring Topologien, HotConnect, EtherCAT Netzwerk Management API. Motion Profile Trapez, S-Curve und Jerk-Limited, Sinusoid, Parabolic, Advanced S und Trapez Moving Durchschnittliche Zeit, Benutzerdefinierte Profile. Motion Funktionen gehören, Jog, Repositionierung, PTP, Liste Bewegung, Start API Puffer Funktionen Override Funktionen in der Lage, PTP ändern, PTP DVC, Profil Parameter während der Bewegung. Neue Funktionen Pfad Interpolation, API Puffer Zeit Simulation, Soft Landing. Supported Befehlsmethoden Position Velocity Drehmoment Transparenter Modus für Drehmoment, Velocity. Event-basierte IO und Motion Control Ideal für SMT-Anwendungen. Technische Fehlerkompensation, Spielkompensation, Geradheitskompensation. Visual Studio 2008 oder höher CC und Framework 4 5 oder höher. WMX2 kommt Mit Network Configurator 2, ein all-in-one EtherCAT Netzwerk-Management-Tool Alle notwendigen Einstellungen, Konfiguration, Überprüfung der Slave-Status und sogar Fehlerdiagnose können innerhalb dieses einen Werkzeug durchgeführt werden Alle Funktionen als API für Entwickler. Ich bin mit RSlogix 5000 Leiter Logik nicht wissen, wie man FB für ST-Logik zu verwenden und ich muss den gleitenden Durchschnitt der letzten 200 Objekte hinter einem Cull Flipper zu sehen, welche Objekte vorbei und welche wurden abgekühlt zu finden. Ich verstehe den Zweck nicht zu viele Fragen sind gefragt und Antworten gegeben, aber sie sind die richtigen Antworten auf die falsche Frage. Wenn ich wissen möchte, welche Objekte abgekühlt wurden, würde ich ein kreisförmiges Array mit null für die Elemente halten, die abgekühlt wurden. Das Leben ist einfach mit geschlossenen Augen, Missverständnis alles, was Sie sehen, Strawberry Fields Forever, John Lennon. EtherCAT - der Ethernet Fieldbus. This Abschnitt bietet eine eingehende Einführung in EtherCAT Ethernet für Control Automation Technology EtherCAT ist eine Echtzeit-Industrial Ethernet-Technologie ursprünglich entwickelt Von Beckhoff Automation Das in der IEC-Norm IEC61158 offenbarte EtherCAT-Protokoll eignet sich für harte und weiche Echtzeitanforderungen in der Automatisierungstechnik, bei der Test - und Messtechnik sowie bei vielen anderen Anwendungen. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung von EtherCAT lag auf kurzen Zykluszeiten 100 s, niedriger Jitter für genaue Synchronisation 1 s und niedrige Hardwarekosten. EtherCAT wurde im April 2003 eingeführt und die EtherCAT Technology Group wurde im November 2003 gegründet - Mittlerweile hat sich die ETG zur weltweit größten Industrial Ethernet und Feldbusorganisation entwickelt. Die ETG bringt Zusammen mit Herstellern und Anwendern, die in technischen Arbeitsgruppen zur Weiterentwicklung der EtherCAT-Technologie beitragen.1 Merkmale von EtherCAT.1 1 Funktionsprinzip. Der EtherCAT-Master sendet ein Telegramm, das jeden Knoten durchläuft. Jedes EtherCAT-Slave-Gerät liest die an ihn adressierten Daten On-the-fly, und fügt seine Daten in den Rahmen ein, wenn sich der Rahmen stromabwärts bewegt Der Rahmen wird nur durch Hardware-Laufzeitverzögerungszeiten verzögert Der letzte Knoten in einem Segment oder Zweig erkennt einen offenen Port und sendet die Nachricht mit der Ethernet-Technologie an den Master zurück S Vollduplex-Funktion. Die maximale effektive Datenrate des Telegramms steigt auf über 90 an, und aufgrund der Nutzung der Vollduplex-Funktion ist die theoretische effektive Datenrate sogar höher als 100 Mbit s 90 von zwei mal 100 Mbit s. EtherCAT Master ist der einzige Knoten innerhalb eines Segments, der es ermöglicht, aktiv einen EtherCAT-Rahmen zu senden, alle anderen Knoten, die nur nachgeschalteten Frames nachgeschaltet sind. Dieses Konzept verhindert unvorhersehbare Verzögerungen und garantiert Echtzeit-Fähigkeiten. Der Master verwendet einen Standard-Ethernet Media Access Controller MAC ohne zusätzlichen Kommunikationsprozessor Ermöglicht es, dass ein Master auf einer beliebigen Hardwareplattform mit einem vorhandenen Ethernet-Port implementiert wird, unabhängig davon, welches Echtzeit-Betriebssystem oder Anwendungssoftware verwendet wird. EtherCAT Slave-Geräte verwenden einen EtherCAT Slave Controller ESC, um Frames on the Fly und ganz in Hardware zu verarbeiten Netzwerkleistung vorhersehbar und unabhängig von der individuellen Slave-Geräteimplementierung.1 2 Protocol. EtherCAT bettet seine Nutzlast in einen Standard-Ethernet-Frame Der Frame ist mit dem Identifier 0x88A4 im EtherType-Feld identifiziert Da das EtherCAT-Protokoll für kurze zyklische Prozessdaten optimiert ist, Die Verwendung von Protokollstapeln wie TCP IP oder UDP IP kann beseitigt werden. Um die Ethernet-IT-Kommunikation zwischen den Knoten zu gewährleisten, können TCP IP-Verbindungen wahlweise über einen Mailbox-Kanal getunnelt werden, ohne die Echtzeit-Datenübertragung zu beeinflussen Gerät konfiguriert und ordnet die Prozessdaten auf den Slave-Geräten ab Verschiedene Datenmengen können mit jedem Slave ausgetauscht werden, von einem Bit bis zu einigen Bytes oder sogar bis zu Kilobyte Daten. Der EtherCAT-Frame enthält ein oder mehrere Datagramme. Der Datagramm-Header zeigt an Welche Art von Zugriff das Master-Gerät möchte ausführen. Lesen, schreiben, lesen-write. Access zu einem bestimmten Slave-Gerät durch direkte Adressierung oder Zugriff auf mehrere Slave-Geräte durch logische Adressierung implizite Adressierung. Logische Adressierung wird für die zyklische Austausch verwendet Der Prozessdaten Jedes Datagramm adressiert einen bestimmten Teil des Prozessabbildes im EtherCAT-Segment, für das 4 GByte Adressraum zur Verfügung steht. Während des Netzwerkstarts wird jedem Slave-Gerät in diesem globalen Adressraum eine oder mehrere Adressen zugewiesen. Wenn mehrere Slave-Geräte vorhanden sind Zugeordnete Adressen im gleichen Bereich, können sie alle mit einem einzigen Datagramm adressiert werden Da die Datagramme vollständig alle Datenzugriffsinformationen enthalten, kann das Mastergerät entscheiden, wann und welche Daten zugreifen sollen. Beispielsweise kann das Mastergerät kurze Zykluszeiten verwenden Um Daten auf den Laufwerken zu aktualisieren, während eine längere Zykluszeit zum Abtasten des IO verwendet wird, ist eine feste Prozessdatenstruktur nicht erforderlich. Zusätzlich zu den zyklischen Daten können weitere Datagramme für die asynchrone oder ereignisgesteuerte Kommunikation verwendet werden. Neben der logischen Adressierung ist der Master Gerät kann auch ein Slave-Gerät über seine Position im Netzwerk ansprechen Diese Methode wird bei der Netzwerk-Boot-up verwendet, um die Netzwerktopologie zu ermitteln und sie mit der geplanten Topologie zu vergleichen. Nach der Überprüfung der Netzwerkkonfiguration kann das Master-Gerät jedem Knoten eine konfigurierte zuordnen Knotenadresse und kommunizieren mit dem Knoten über diese feste Adresse Dies ermöglicht einen gezielten Zugriff auf Geräte, auch wenn die Netzwerktopologie während des Betriebs geändert wird, zum Beispiel mit Hot Connect Groups. Es gibt zwei Ansätze für Slave-to-Slave-Kommunikation Ein Slave-Gerät kann Daten direkt an ein anderes Slave-Gerät weiterleiten, das im Netzwerk weiter nachgeschaltet ist Da EtherCAT-Frames nur vorwärts bearbeitet werden können, hängt diese Art der direkten Kommunikation von der Topologie des Netzwerks ab und eignet sich besonders für die Slave-zu-Slave-Kommunikation in einem Ständiges Maschinendesign zB in Druck - oder Verpackungsmaschinen Im Gegensatz dazu läuft eine frei konfigurierbare Slave-Slave-Kommunikation durch das Master-Gerät und benötigt zwei Buszyklen nicht unbedingt zwei Regelzyklen.1 3 Topologie. Line, Baum, Stern oder Daisy - Kette EtherCAT unterstützt fast alle Topologien EtherCAT macht eine reine Bus - oder Linien-Topologie mit hunderten von Knoten möglich, ohne die Einschränkungen, die normalerweise aus kaskadierenden Schaltern oder Naben entstehen. Bei der Verdrahtung des Systems ist die Kombination von Linien mit Zweigen oder Drop-Linien vorteilhaft für die Ports Notwendigkeit, Zweige zu schaffen, sind direkt in viele IO-Module integriert, so dass keine zusätzlichen Schalter oder aktive Infrastrukturkomponenten erforderlich sind. Modulare Maschinen oder Werkzeugwechsler erfordern Netzwerksegmente oder einzelne Knoten, die im laufenden Betrieb angeschlossen und getrennt werden sollen. EtherCAT-Slave-Controller beinhalten bereits die Basis dafür Hot Connect-Funktion Wenn eine benachbarte Station entfernt wird, wird der Port automatisch geschlossen, so dass der Rest des Netzwerks ohne Störungen weiter betrieben werden kann. Sehr kurze Erkennungszeiten 15 s garantieren einen reibungslosen Umstieg. Zusätzliche Flexibilität hinsichtlich der möglichen Kabeltypen Preisgünstige Industrie Ethernet-Kabel kann zwischen zwei Knoten bis zu 100m auseinander in 100BASE-TX-Modus verwendet werden Die Power over EtherCAT-Option, die mit IEEE 802 3af kompatibel ist, ermöglicht den Anschluss von Geräten wie Sensoren mit einer Einzelleitung Auch Faseroptiken wie 100BASE-FX können verwendet werden , Z. B. für einen Knotenabstand größer als 100 m. Up bis 65.535 Geräte können an EtherCAT angeschlossen werden, so dass die Netzwerkerweiterung nahezu unbegrenzt ist. Wie bei Ethernet üblich, sind beliebige Änderungen zwischen den physikalischen Schichten erlaubt.1 4 Synchronisation. In Anwendungen mit Räumlich verteilte Prozesse, die gleichzeitige Aktionen erfordern, ist eine exakte Synchronisation besonders wichtig. Dies ist beispielsweise bei Anwendungen der Fall, bei denen mehrere Servoachsen koordinierte Bewegungen ausführen. Im Gegensatz zu einer völlig synchronen Kommunikation, deren Qualität unmittelbar aus Kommunikationsfehlern leidet, haben verteilte synchronisierte Uhren eine Hohe Toleranz für Jitter im Kommunikationssystem Die EtherCAT-Lösung für die Synchronisation von Knoten basiert daher auf verteilten Takten DC. Die Kalibrierung der Takte in den Knoten ist vollständig hardwarebasiert Die Zeit vom ersten DC-Slave-Gerät wird zyklisch verteilt Alle anderen Geräte im System Mit diesem Mechanismus können die Slave-Geräte-Uhren genau auf diese Referenzuhr eingestellt werden. Der resultierende Jitter im System ist deutlich kleiner als 1s. Seit der Zeit, die von der Referenzuhr gesendet wird, kommt bei den Slave-Geräten etwas verzögert an, Diese Ausbreitungsverzögerung muss für jedes Slave-Gerät gemessen und kompensiert werden, um Synchronität und Gleichzeitigkeit zu gewährleisten. Diese Verzögerung wird bei der Inbetriebnahme des Netzes oder ggf. sogar kontinuierlich während des Betriebs gemessen, so dass die Taktgeber gleichzeitig innerhalb von deutlich weniger als 1s liegen Andere. Wenn alle Knoten die gleichen Zeitinformationen haben, können sie ihre Ausgangssignale gleichzeitig einstellen und ihre Eingangssignale mit einem hochpräzisen Zeitstempel anbringen. In Bewegungssteuerungsanwendungen ist auch die Zyklusgenauigkeit neben Synchronität und Gleichzeitigkeit wichtig. In solchen Anwendungen ist die Geschwindigkeit Die typischerweise aus der gemessenen Position abgeleitet werden, so ist es entscheidend, dass die Positionsmessungen genau gleichmäßig, dh in exakten Zyklen, durchgeführt werden. Zudem entbindet die Verwendung von verteilten Uhren auch das Mastergerät, da Aktionen wie die Positionsmessung durch die lokale Uhr anstelle von ausgelöst werden Wenn der Rahmen empfangen wird, hat das Master-Gerät keine strengen Anforderungen für das Senden von Frames Dies ermöglicht es, dass der Master-Stack in Software auf Standard-Ethernet-Hardware implementiert wird Da die Genauigkeit der Uhr nicht davon abhängt, wann es s gesetzt ist, Absolute Übertragungszeit wird irrelevant Der EtherCAT-Master muss nur sicherstellen, dass das EtherCAT-Telegramm früh genug gesendet wird, bevor das DC-Signal in den Slave-Geräten den Ausgang auslöst.1 5 Diagnose und Fehler Lokalisierung. Diagnostische Merkmale spielen bei der Ermittlung einer Maschine eine wichtige Rolle S Verfügbarkeits - und Inbetriebnahmezeit Neben der Fehlererkennung ist die Fehlerlokalisierung bei der Fehlersuche wichtig. Der EtherCAT-Slave-Controller in jedem Knoten prüft den bewegten Rahmen auf Fehler mit einer Prüfsumme. Informationen werden der Slave-Applikation nur dann zur Verfügung gestellt, wenn der Rahmen korrekt empfangen wurde Gibt es einen Bitfehler, der Fehlerzähler wird inkrementiert und die nachfolgenden Knoten werden darüber informiert, dass der Rahmen einen Fehler enthält. Das Mastergerät erkennt auch, dass der Rahmen fehlerhaft ist und seine Informationen verwerfen. Das Mastergerät kann erkennen, wo der Fehler ursprünglich aufgetreten ist Im System durch die Analyse der Knoten Fehler Zähler EtherCAT kann erkennen und lokalisieren gelegentliche Störungen, bevor das Problem Auswirkungen auf die Maschine s Betrieb. Mit den Frames ermöglicht der Working Counter die Informationen in jedem Datagramm auf Konsistenz überwacht werden Jeder Knoten, der von der Adresse adressiert wird Datagramm und dessen Speicher zugänglich ist Inkrementiert der Arbeitszähler automatisch Der Master kann dann zyklisch bestätigen, ob alle Knoten mit konsistenten Daten arbeiten Wenn der Working Counter einen anderen Wert hat als es sollte, leitet der Master diese Datagrammsignale nicht an die Kontrollanwendung Das Master-Gerät kann dann den Grund für das unerwartete Verhalten mit Hilfe von Status - und Fehlerinformationen aus den Knoten sowie den Link Status automatisch erkennen. Da EtherCAT Standard-Ethernet-Frames verwendet, kann der EtherCAT-Netzwerkverkehr mit der Hilfe aufgezeichnet werden Von kostenlosen Ethernet-Software-Tools Zum Beispiel kommt die bekannte Wireshark-Software mit einem Protokoll-Interpreter für EtherCAT, so dass protokollspezifische Informationen wie der Working Counter, Kommandos usw. im Klartext angezeigt werden.1 6 High Availability. For Maschinen oder Anlagen mit sehr hohen Verfügbarkeitsanforderungen, ein Kabelbruch oder ein Knotenfehler sollte nicht bedeuten, dass ein Netzwerksegment nicht mehr zugänglich ist oder dass das gesamte Netzwerk fehlschlägt. EtherCAT ermöglicht die Kabelredundanz mit einfachen Maßnahmen Durch das Anschließen eines Kabels vom letzten Knoten Zu einem zusätzlichen Ethernet-Port im Master-Gerät wird eine Linientopologie in eine Ring-Topologie erweitert. Ein Redundanzfall, wie zB ein Kabelbruch oder eine Knotenfehlfunktion, wird durch ein Software-Add-on im Master-Stack erkannt. Link-Erkennung im Slave-Geräte ermitteln und lösen Redundanzfälle mit einer Erholungszeit von weniger als 15 s, so dass maximal ein Kommunikationszyklus gestört wird. Dies bedeutet, dass auch Bewegungsanträge mit sehr kurzen Zykluszeiten bei einem Kabelbruch problemlos funktionieren können. Mit EtherCAT , Es ist auch möglich, die Master-Geräte-Redundanz mit Hot Standby zu realisieren. Anfällige Netzwerkkomponenten wie die mit einer Schleppkette verbundenen können mit einer Drop-Line verdrahtet werden, so dass auch bei einem Bruch eines Kabels der Rest der Maschine läuft. 1 7 Sichere Datenübertragung. Für die Übertragung von sicherheitsrelevanten Daten verwendet EtherCAT das Protokoll Sicherheit über EtherCAT FSoE Die Vorteile sind wie folgt: Ein einziges Kommunikationssystem für Steuer - und Sicherheitsdaten. Die Fähigkeit, die Sicherheitssystemarchitektur flexibel zu modifizieren und zu erweitern. Vor-zertifizierte Lösungen zur Vereinfachung der Sicherheitsanwendungen. Kraftvolle Diagnosemöglichkeiten für Sicherheitsfunktionen. Einfache Integration des Sicherheitsdesigns im Maschinenbau. Die Möglichkeit, die gleichen Entwicklungswerkzeuge für Standard - und Sicherheitsanwendungen zu nutzen. Die EtherCAT-Sicherheitstechnik wurde nach IEC 61508, ist zertifiziert und standardisiert in IEC 61784-3 Das Protokoll eignet sich für Sicherheitsanwendungen mit Safety Integrity Level bis SIL 3.With Safety over EtherCAT ist das Kommunikationssystem Teil eines sogenannten Black Channel, Die nicht als sicherheitsrelevant betrachtet wird Das Standard-Kommunikationssystem EtherCAT nutzt einen einzigen Kanal, um sowohl standard - als auch sicherheitsrelevante Daten zu übertragen. Safety Frames, sogenannte Safety Container, enthalten sicherheitskritische Prozessdaten und zusätzliche Informationen zur Sicherung dieser Daten Die Sicherheitsbehälter werden im Rahmen der Kommunikationsprozessdaten transportiert Ob die Datenübertragung sicher ist, hängt nicht von der zugrunde liegenden Kommunikationstechnik ab und ist nicht auf EtherCAT beschränkt. Sicherheitsbehälter können über Feldbussysteme, Ethernet oder ähnliche Technologien fahren und nutzen Von Kupferkabeln, Faseroptiken und sogar drahtlosen Verbindungen. Der Sicherheitsbehälter wird durch die verschiedenen Steuerungen geführt und in den verschiedenen Teilen der Maschine verarbeitet. Dies macht Not-Aus-Funktionen für eine ganze Maschine oder bringt gezielte Teile einer Maschine zum Stillstand Auch wenn die Teile der Maschine mit anderen Kommunikationssystemen zB Ethernet verbunden sind.1 8 Kommunikationsprofile Zur Konfiguration und Diagnose von Slave-Geräten ist es möglich, auf die für das Netzwerk bereitgestellten Variablen mit Hilfe der azyklischen Kommunikation zuzugreifen Auf einem zuverlässigen Postfachprotokoll mit einer automatischen Wiederherstellungsfunktion für fehlerhafte Meldungen. Um eine Vielzahl von Geräten und Anwendungsschichten zu unterstützen, wurden folgende EtherCAT-Kommunikationsprofile aufgebaut. CAN-Applikationsprotokoll über EtherCAT CoE. Servo-Antriebsprofil nach IEC 61800-7-204 SoE. Ethernet über EtherCAT EoE. File Zugriff über EtherCAT FoE. Ein Slave-Gerät ist nicht erforderlich, um alle Kommunikationsprofile zu unterstützen, sondern kann entscheiden, welches Profil für seine Bedürfnisse am besten geeignet ist. Das Master-Gerät wird benachrichtigt, welche Kommunikation Profile wurden über die Slave Device Description File implementiert.1 8 1 CAN Applikationsprotokoll über EtherCAT CoE. Mit dem CoE Protokoll bietet EtherCAT die gleichen Kommunikationsmechanismen wie im CANopen - Standard EN 50325-4 Objektverzeichnis, PDO Mapping Process Data Objects und SDO Service Data Objects auch das Netzwerkmanagement ist ähnlich Das macht es möglich, EtherCAT mit minimalem Aufwand bei Geräten zu implementieren, die zuvor mit CANopen ausgestattet waren, und große Teile der CANopen Firmware sind sogar wiederverwendbar. Optional kann die Legacy-8-Byte-PDO-Begrenzung sein Verzögert und es ist auch möglich, die erweiterte Bandbreite von EtherCAT zu nutzen, um den Upload des gesamten Objektwörterbuchs zu unterstützen. Die Geräteprofile wie das Antriebsprofil CiA 402 können auch für EtherCAT.1 8 2 Servoantriebsprofil nach IEC 61800-7-204 SoE. SERCOS ist als Echtzeit-Kommunikationsschnittstelle bekannt, insbesondere für Motion Control-Anwendungen Das SERCOS-Profil für Servoantriebe ist im internationalen Standard IEC 61800-7 enthalten. Der Standard enthält auch die Zuordnung dieses Profils zu EtherCAT Der Servicekanal inklusive Zugriff auf alle fahrzeuginternen Parameter und Funktionen ist der EtherCAT Mailbox zugeordnet.1 8 3 Ethernet über EtherCAT EoE. EtherCAT nutzt physikalische Layer von Ethernet und Ethernet Ethernet Der Term Ethernet ist auch häufig verknüpft Mit Datenübertragung in IT-Applikationen, die auf einer TCP-IP-Verbindung basieren Über das Ethernet über EtherCAT EoE-Protokoll kann jeder Ethernet-Datenverkehr innerhalb eines EtherCAT-Segments transportiert werden. Ethernet-Geräte sind über sogenannte Switchports mit einem EtherCAT-Segment verbunden. Die Ethernet-Frames sind Getunnelt durch das EtherCAT-Protokoll, ähnlich wie bei den Internetprotokollen wie zB TCP IP, VPN, PPPoE DSL usw., was das EtherCAT-Netzwerk für Ethernet-Geräte völlig transparent macht. Das Gerät mit der Switchport-Eigenschaft kümmert sich um das Einfügen von TCP IP-Fragmenten in die EtherCAT Verkehr und damit verhindert, dass die Netzwerk-Echtzeit-Eigenschaften betroffen sind Zusätzlich können EtherCAT-Geräte auch Internet-Protokolle unterstützen und können sich daher wie ein Standard-Ethernet-Knoten außerhalb des EtherCAT-Segments verhalten. Das Master-Gerät fungiert als Layer-2-Switch Die die Frames über EoE an die entsprechenden Knoten nach ihren MAC-Adressen sendet Auf diese Weise können alle Internet-Technologien auch in einer EtherCAT-Umgebung implementiert werden, wie zB ein integrierter Webserver, E-Mail, FTP-Transfer, etc.1 8 4 Dateizugriff über EtherCAT FoE. This einfaches Protokoll ähnlich TFTP Trivial File Transfer Protocol ermöglicht den Dateizugriff in einem Gerät und einen einheitlichen Firmware-Upload auf Geräte über ein Netzwerk Das Protokoll wurde bewusst in einer schlanken Weise spezifiziert, so dass es unterstützt werden kann Boot-Loader-Programme ein TCP-IP-Stack isn t erforderlich.1 9 EtherCAT Automation Protocol EAP. Die Prozess-Management-Ebene hat besondere Kommunikationsanforderungen, die sich leicht von den Anforderungen des EtherCAT Device Protocol, beschrieben in den vorherigen Abschnitten Maschinen oder Abschnitte einer Maschine Müssen häufig Statusinformationen und Informationen über die folgenden Fertigungsschritte miteinander austauschen Zusätzlich gibt es in der Regel eine zentrale Steuerung, die den gesamten Herstellungsprozess überwacht, der dem Benutzer Statusinformationen über die Produktivität zur Verfügung stellt und Aufträge an die verschiedenen Maschinenstationen abgibt. Das EtherCAT Automation Protocol EAP erfüllt alle oben genannten Anforderungen Das Protokoll definiert Schnittstellen und Services für. Exchanging von Daten zwischen EtherCAT-Master-Geräten Master-Master-Kommunikation mit Human Machine Interfaces HMI. Überwachungs-Controller für den Zugriff auf Geräte, die zu den zugrunde liegenden EtherCAT-Segmenten gehören Routing. Integration von Werkzeuge für die Maschinen - oder Anlagenkonfiguration sowie für die Gerätekonfiguration. Die im EAP verwendeten Kommunikationsprotokolle sind Teil des internationalen Standards IEC 61158 EAP können über jede Ethernet-Verbindung übertragen werden, einschließlich einer drahtlosen Verbindung, zum Beispiel, die es ermöglicht, Automatisierte geführte Fahrzeuge AGV, die in der Halbleiter - und Automobilindustrie üblich sind. Zyklischer Prozessdatenaustausch mit EAP folgt entweder dem Push - oder Poll-Prinzip Im Push-Modus sendet jeder Knoten seine Daten entweder mit einer eigenen Zykluszeit oder in einem Vielfachen des eigenen Zykluszeit Jeder Empfänger kann so konfiguriert werden, dass er Daten von bestimmten Sendern empfängt. Konfigurieren der Sender - und Empfängerdaten erfolgt über das bekannte Objektverzeichnis Im Poll-Modus sendet ein Knoten oft die zentrale Steuerung ein Telegramm an die anderen Knoten und jeder Knoten antwortet mit seinem Eigenes Telegramm. Die zyklische EAP-Kommunikation kann direkt in den Ethernet-Frame eingebettet werden, ohne zusätzliches Transport - oder Routing-Protokoll Der EtherType Ox88A4 identifiziert den EtherCAT-spezifischen Einsatz des Frames. Dies ermöglicht den Austausch von Hochleistungsdaten mit EAP im Millisekunden-Zyklus Wenn Daten-Routing zwischen verteilten Maschinen erforderlich ist, können die Prozessdaten auch über UPD IP oder TCP IP übertragen werden. Zusätzlich ist es mit Hilfe des Safety over EtherCAT Protocol auch möglich, sicherheitskritische Daten über EAP zu übertragen. Dies ist üblich In Fällen, in denen Teile einer großen Maschine sicherheitsrelevante Daten austauschen müssen, um eine globale Not-Aus-Funktion zu realisieren oder um benachbarte Maschinen eines Notstopps zu informieren.1 10 Integration von anderen Bussystemen. EtherCAT s reichlich Bandbreite macht es möglich, einzubetten Konventionelle Feldbusnetze als zugrunde liegendes System über ein EtherCAT Gateway, was besonders bei der Migration von einem konventionellen Feldbus zu EtherCAT hilfreich ist. Die Umstellung auf EtherCAT ist allmählich möglich, so dass es möglich ist, Automatisierungskomponenten weiter zu nutzen, die noch keine EtherCAT-Schnittstelle unterstützen Um dezentralisierte Gateways zu integrieren, reduziert auch die physikalische Größe des Industrie-PCs, manchmal sogar auf einen eingebetteten Industrie-PC, da Erweiterungssteckplätze nicht mehr nötig sind. In der Vergangenheit waren auch Erweiterungssteckplätze erforderlich, um komplexe Geräte wie Feldbus-Master und Slave-Gateways anzuschließen , Schnelle serielle Schnittstellen und andere Kommunikationssubsysteme In EtherCAT ist alles, was zum Verbinden dieser Geräte benötigt wird, ein einziger Ethernet-Port. Die Prozessdaten aus dem zugrundeliegenden Subsystem werden direkt im Prozessabbild des EtherCAT-Systems zur Verfügung gestellt.2 Implementation. Every Sensor , IO-Gerät oder eingebetteter Controller sollte in der Lage sein, eine EtherCAT-Schnittstelle hinzuzufügen. Darüber hinaus erfordert die EtherCAT-Schnittstelle auch keine leistungsfähigere CPU - die CPU-Anforderungen basieren stattdessen nur auf den Bedürfnissen der Zielanwendung. Neben Hardware und Software Anforderungen, Entwicklungsunterstützung und die Verfügbarkeit von Kommunikationsstacks sind bei der Entwicklung einer Schnittstelle wichtig Evaluierungskits, die von mehreren Herstellern, Entwickler-Workshops und kostenlosem Beispielcode zur Verfügung stehen, erleichtern es. Für die Implementierung eines EtherCAT-Masters entweder ein On-Board-Ethernet Controller oder eine Standard-Netzwerkkarte benötigt wird, so dass keine spezielle Schnittstellenkarte erforderlich ist. In den meisten Fällen ist der Ethernet-Controller über Direct Memory Access DMA integriert, so dass keine CPU-Kapazität für die Datenübertragung zwischen dem Master-Gerät und dem Netzwerk erforderlich ist EtherCAT-Netzwerk, Mapping erfolgt bei den Slave-Geräten Jedes Slave-Gerät schreibt seine Daten an die richtige Stelle im Prozessabbild und liest die an ihn gerichteten Daten, während sich der Rahmen bewegt. Daher ist das Prozessbild, das am Master-Gerät ankommt, bereits Korrekt sortiert EtherCAT-Master-Geräte wurden für eine Vielzahl von Betriebssystemen implementiert Windows und Linux in verschiedenen Iterationen, QNX, RTX, VxWorks, Intime, eCos sind nur einige Beispiele. Um ein Netzwerk zu betreiben, benötigt der EtherCAT Master die zyklischen Prozessdatenstruktur sowie Boot-up-Befehle für jedes Slave-Gerät Diese Befehle können mit Hilfe eines EtherCAT-Konfigurationstools, das die EtherCAT Slave Information ESI-Dateien von den angeschlossenen Geräten verwendet, in eine EtherCAT Network Information ENI-Datei exportiert werden Der vorhandenen Master-Implementierungen und ihrer unterstützten Funktionen variiert Je nach Zielanwendung werden optionale Funktionen entweder unterstützt oder absichtlich weggelassen, um die Nutzung von Hard - und Software-Ressourcen zu optimieren. Aus diesem Grund werden EtherCAT-Master-Geräte in zwei Klassen eines Class-A-Masters kategorisiert Ist ein Standard-EtherCAT-Master-Gerät, während ein Class-B-Master ein Master-Gerät mit weniger Funktionen ist. Grundsätzlich sollten alle Master-Implementierungen für Klasse-A-Klassifizierung Klasse B nur für Fälle empfohlen werden, in denen die verfügbaren Ressourcen nicht ausreichen, um alle zu unterstützen Funktionalitäten wie zB eingebettete Systeme. EtherCAT-Slave-Geräte verwenden EtherCAT-Slave-Controller ESC in Form eines ASIC, FPGA oder integriert in einen Standard-Mikrocontroller Einfache Slave-Geräte benötigen keinen zusätzlichen Mikrocontroller, da Ein - und Ausgänge direkt angeschlossen werden können Der ESC Für komplexere Slave-Geräte hängt die Kommunikationsleistung nur minimal von der Leistung des Mikrocontrollers ab, und in den meisten Fällen ist ein 8-Bit-Mikrocontroller ausreichend. EtherCAT Slave Controller sind bei mehreren Herstellern erhältlich, mit der Größe des internen DPRAM und der Nummer Von Feldbus-Speicherverwaltungseinheiten FMMUs abhängig von der Variation Verschiedene Prozessdaten Schnittstellen PDI für den externen Zugriff vom Applikationscontroller zum Applikationsspeicher stehen zur Verfügung. Die 32-Bit Parallel IO Interface eignet sich für den Anschluss von bis zu 32 digitalen Ein - und Ausgängen, aber auch Für einfache Sensoren oder Aktoren, für die 32 Datenbits ausreichend sind und kein Applikationscontroller erforderlich ist. Das Serial Peripheral Interface SPI richtet sich an Applikationen mit geringen Mengen an Prozessdaten wie analogen IO Devices, Encodern oder einfachen Laufwerken 16-Bit-Mikrocontroller-Schnittstelle entspricht gängigen Schnittstellen von Feldbus-Steuerungen mit integriertem DPRAM Es eignet sich besonders für komplexe Knoten mit größeren Datenmengen. Für FPGA - und On-Chip-Varianten sind geeignete Synchronbusse für verschiedene Mikrocontroller implementiert. Die Hardware-Konfiguration wird gespeichert A in nichtflüchtigem Speicher zB ein EEPROM, die Slave Information Interface SII, die Informationen über die grundlegenden Gerätemerkmale enthält, damit der Master diese beim Booten lesen und das Gerät bedienen kann, auch wenn die Gerätebeschreibungsdatei nicht verfügbar ist EtherCAT Slave Information Die ESI-Datei, die mit dem Gerät geliefert wird, ist XML-basiert und enthält die vollständige Beschreibung seiner netzwerkfähigen Eigenschaften wie Prozessdaten und deren Mapping-Optionen, die unterstützten Mailbox-Protokolle einschließlich optionaler Features sowie die unterstützten Modi der Synchronisation Network Configuration Tool nutzt diese Informationen für die Online - und Offline-Konfiguration des Netzwerks Verschiedene Hersteller bieten Evaluierungskits für die Implementierung von Slave-Geräten Diese Kits beinhalten Slave-Applikationssoftware im Quellcode und beinhalten manchmal auch einen Test-Master.3 Konformität und Zertifizierung. Zwei wichtige Faktoren Für einen erfolgreichen Kommunikationsstandard Konformität und Interoperabilität Neben der Anforderung eines Konformitäts-Tests für jede Geräte-Implementierung durch das automatisierte EtherCAT-Konformitäts-Test-Tool bietet die EtherCAT Technology Group eine Vielzahl von Aktivitäten, um die Interoperabilität zwischen EtherCAT-Master-Geräten, Slave zu gewährleisten Geräte und auch das EtherCAT-Konfigurationstool.3 1 Plug Fest. Wenn man versucht, zu testen, ob mehrere Geräte interoperabel sind, ist das Verbinden der Geräte zusammen ein pragmatischer Ansatz. In diesem Sinne hält das ETG jedes Jahr mehrere sogenannte Plug-Feste Plug-Fest in der Regel über zwei Tage Während der Plug-Feste kommen Master - und Slave-Gerätehersteller zusammen, um zu testen, wie sich ihre Geräte verhalten, was die Benutzerfreundlichkeit von Geräten im Feld verbessert. Das ETG hält Plug-Feste in Europa, Nordamerika und Asien auf einem Regelmäßige Basis.3 2 Konformitäts-Test-Tool CTT Das EtherCAT-Konformitäts-Test-Tool CTT ermöglicht es, das Verhalten eines EtherCAT-Slave-Geräts automatisch zu testen. Das CTT ist ein Windows-Programm, das nur einen Standard-Ethernet-Port benötigt. Das Tool sendet EtherCAT-Frames an das Gerät unter Test DuT und empfängt seine Antworten Ein Testfall wird als bestanden markiert, wenn die Antwort aus dem DuT der definierten Antwort entspricht. Die Testfälle werden als XML-Dateien definiert. Dies ermöglicht es, die Testfälle zu modifizieren oder zu erweitern, ohne das eigentliche Test-Tool ändern zu müssen Die TWG-Konformität ist für die Angabe und Freigabe der aktuell gültigsten Testfälle verantwortlich. Zusätzlich zu den Protokolltests prüft das CTT auch, ob die Werte in der EtherCAT Slave Information ESI-Datei gültig sind. Schließlich führt das CTT auch gerätespezifische Protokolltests durch, Wie zum Beispiel für das CiA402-Antriebsprofil Alle Testschritte und Ergebnisse werden in einem Test Logger gespeichert und können als dokumentierte Verifikation für die Gerätefreigabe analysiert oder gespeichert werden.3 3 Technische Arbeitsgruppe Konformität. Das ETG Technical Committee TC hat eine Technische Arbeitsgruppe TWG-Konformität, die die Prüfabläufe, den Inhalt der Prüfung und die Umsetzung des Konformitäts-Test-Tools bestimmt Die TWG-Konformität erweitert kontinuierlich die Prüfungen und ihre Tiefe Die TWG-Konformität hat auch einen Interoperabilitätstestprozess mit welchen Geräten durchgeführt can be tested in the context of an entire network.4 International Standardization. EtherCAT as well as Safety-over-EtherCAT are international IEC standards in IEC 61158 and IEC 61784 Not only the lower protocol layers are standardized, but also the application layer and device profiles, eg for drive technology In many countries EtherCAT also is a national standard, eg in most European countries, in China and Korea SEMI Semiconductor Equipment and Materials International accepted EtherCAT as communication standard E54 20 for the semiconductor industry The ETG Semiconductor Technical Working Group defines appropriate industry-specific device profiles and implementation guidelines The EtherCAT specification is available in English, Japanese, Korean and Chinese language. CANopen is a trademark of the CAN in Automation e V SERCOS interface is a trademark of the SERCOS International V. EtherCAT Multimedia. Watch the outstanding EtherCAT Functional Principle. EtherCAT Brochure.