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Highlights . Ethernet bis in die Klemme –
vollständige Durchgängigkeit . Ethernet-Prozessinterface,
skalierbar von 1 Bit bis 64 kByte . Ethernet-Lösung für die Feldebene . exaktes Timing und synchronisierbar
36
Ethe
rCAT
Produktübersicht
Systembeschreibung
Systemübersicht
EtherCAT-Technologien
EtherCAT P
XFC
Safety-over-EtherCAT
EtherCAT-Entwicklungs-
produkte
EtherCAT-Komponenten
Industrie-PC
Embedded-PC
EtherCAT-Klemmen
EtherCAT Box
EtherCAT-Steckmodule
Infrastrukturkomponenten
EtherCAT-Servoverstärker
TwinCAT
TwinSAFE
Zubehör
38
46
40
58
48
48
52
67
u www.beckhoff.de/EtherCAT
EtherCATDer Echtzeit-Ethernet-Feldbus
16
184
252
364
610
334
70
456
542
634
1
1
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1
1
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Ethe
rCAT
Produktübersicht EtherCAT-Komponenten
EtherCAT-Komponenten
PC-based Control
Industrie-
PC
CPxxxx 1 30
Panel-PCs
(EtherCAT-Master)
Cxxxx 1 86
Schaltschrank-PCs
(EtherCAT-Master)
Embedded-
PC
CXxxxx 1 184
Embedded-PCs
(EtherCAT-Master)
Software-
SPS/Motion
Control
TwinCAT 1 456
EtherCAT-Master und
Entwicklungsumgebung
Safety TwinSAFE 1 542
offene und skalierbare
Sicherheitstechnologie
Redundanz TwinCAT 1 527
EtherCAT
RedundancyErweiterung des
EtherCAT-Masters um die
Kabelredundanzfähigkeit
EtherCAT Box
Digital-I/O EP1xxx, 272
ER1xxx, EQ1xxx*Digital-Eingang
EP2xxx, 279
ER2xxx, EQ2xxx*Digital-Ausgang
EP23xx, 288
ER23xx, EQ23xx*Digital-Kombi
Analog-I/O EP3xxx, 294
ER3xxx, EQ3xxx*Analog-Eingang
EP4xxx, 302
ER4xxx*Analog-Ausgang
EP43xx 303
Analog-Kombi
Sonder-
funktionen
EP5xxx, 304
ER5xxx*Winkel-/Wegmessung
EP6xxx, 307
ER6xxx*Kommunikation
EP7xxx, 311
ER7xxx*Motion
EP8xxx, 315
ER8xxx*Multifunktionale I/O-Box
System EP1111 316
EtherCAT Box mit ID-Switch
EP1122 316
2-Port-EtherCAT-Abzweig
EP9214, 318
EP92247/8“-Stecker, 7/8“-Buchse
EtherCAT-P-Box
Digital-I/O EPP1xxx 324
Digital-Eingang
EPP2xxx 330
Digital-Ausgang
EPP23xx 336
Digital-Kombi
Analog-I/O EPP3xxx 342
Analog-Eingang
EPP4xxx 346
Analog-Ausgang
Sonder-
funktionen
EPP5xxx 347
Winkel-/Wegmessung
EPP6xxx 349
Kommunikation
EPP7xxx 351
Motion
System EPP1111 353
EtherCAT-P-Box mit
ID-Switch
EPP9001 355
EtherCAT-P-/EtherCAT-
Connector mit Spannungs-
weiterleitung
EPP9022 355
4 x Diagnose (US, UP, IS, IP)
EPP1322 354
3 Ports, mit Einspeisung
EPP1332 354
3 Ports, mit Auffrischung
EPP1342 354
3 Ports
EtherCAT-Klemmen
Koppler EK1xxx 98
EtherCAT-Koppler E-Bus
BK1xxx 107
EtherCAT-Koppler K-Bus
EKxxxx 108
Buskoppler für
EtherCAT-Klemmen
Digital-I/O EL1xxx 112
Digital-Eingang
EL2xxx 126
Digital-Ausgang
Analog-I/O EL3xxx 148
Analog-Eingang
EL4xxx 192
Analog-Ausgang
Sonder-
funktionen
EL5xxx 200
Winkel-/Wegmessung
EL6xxx 205
Kommunikation
EL7xxx 226
Motion
System EL9xxx 233
Systemklemmen
*EPxxxx: Industriegehäuse in IP 67, ERxxxx: Zinkdruckguss-Gehäuse in IP 67, EQxxxx: Edelstahlgehäuse in IP 69K
Technische Änderungen vorbehalten
38
Ethe
rCAT
Antriebstechnik
Servo-
verstärker
AX5000 1 344
Digital Kompakt-
Servoverstärker
AX8000 1 336
Multiachs-Servosystem
für OCT-Motoren
EL72xx 228
Servomotorklemme,
Ieff = 4,5 A, 50 V DC
EP7211-9034 311
Servomotorbox, Ieff = 4,5 A,
50 V DC, OCT, STO
EJ7211-xxxx 392
Servomotor-EtherCAT-
Steckmodul, Ieff = 4,5 A,
50 V DC, OCT
Dezentrales
Servo-
antriebs-
system
AMP8000 1 356
Synchron Servomotoren
mit integriertem
Antriebsverstärker
Servo-
motoren
AM80xx 1 366
Synchron Servomotoren mit
One Cable Technology (OCT)
AM85xx 1 378
Synchron Servomotoren mit
erhöhtem Trägheitsmoment
und One Cable Technology
(OCT)
AM88xx 1 392
Edelstahl-Synchron-
Servomotoren mit
One Cable Technology (OCT)
ALxxxx 1 400
Linear Servomotoren
Kompakte
Antriebs-
technik
AM81xx 1 414
Synchron Servomotoren mit
One Cable Technology (OCT)
für die Servo-I/Os
AA1121 1 412
Linearaktuator
Transport-
system
XTS 1 428
eXtended Transport System
EtherCAT-P-Box
Digital-I/O EPP1xxx 324
Digital-Eingang
EPP2xxx 330
Digital-Ausgang
EPP23xx 336
Digital-Kombi
Analog-I/O EPP3xxx 342
Analog-Eingang
EPP4xxx 346
Analog-Ausgang
Sonder-
funktionen
EPP5xxx 347
Winkel-/Wegmessung
EPP6xxx 349
Kommunikation
EPP7xxx 351
Motion
System EPP1111 353
EtherCAT-P-Box mit
ID-Switch
EPP9001 355
EtherCAT-P-/EtherCAT-
Connector mit Spannungs-
weiterleitung
EPP9022 355
4 x Diagnose (US, UP, IS, IP)
EPP1322 354
3 Ports, mit Einspeisung
EPP1332 354
3 Ports, mit Auffrischung
EPP1342 354
3 Ports
Infrastrukturkomponenten
PCI-
Ethernet
FC9xxx 630
PCI-, Mini-PCI-, PCIe-Karten
1 GBit/s
FC9xxx 631
PCI-, Mini-PCI-, PCIe-Karten
100 MBit/s
PCI-
EtherCAT
FC1100 622
PCI-EtherCAT-Slave-Karte
FC1121 622
PCI-Express-EtherCAT-
Slave-Karte
Port-
Multiplier
CU2508 617
1 x RJ45 (+ 8 x RJ45:
100 MBit/s)
EtherCAT-
Verteiler
CU1128 619
8 x RJ45, IP 20
EP9128-0021 619
8 x M8, IP 67
EtherCAT-
Medien-
konverter
LWL
CU1521-0000 620
Multimode, IP 20
EP9521-0020 621
Multimode, IP 67
Feldbus Box
Feldbus
Box
IL230x-B110 559
IP-67-Koppler-Box mit
EtherCAT-Interface
IExxxx 576
Erweiterungs-Box-
Module für IP-Link
Feldbus
Module
FM33xx-B110 606
Thermoelement-
Feldbus-Module mit
EtherCAT-Schnittstelle
EtherCAT-Steckmodule
Koppler EJ1100 371
EtherCAT-Koppler E-Bus
Digital-I/O EJ1xxx 372
Digital-Eingang
EJ2xxx 376
Digital-Ausgang
Analog-I/O EJ3xxx 380
Analog-Eingang
EJ4xxx 384
Analog-Ausgang
Sonder-
funktionen
EJ5xxx 386
Winkel-/Wegmessung
EJ6xxx 388
Kommunikation
EJ7xxx 391
Motion
System EJ9xxx 394
Systemmodule
Technische Änderungen vorbehalten
39
Ethe
rCAT
EtherCAT – Ultra high-speed for automation
Highlights
– Ethernet bis in die Klemme – vollständige Durchgängigkeit– das Ethernet-Prozessinterface, skalierbar von 1 Bit bis 64 kByte– die erste wirkliche Ethernet-Lösung für die Feldebene– exaktes Timing und synchronisierbar
Performance
– 256 Digital-I/Os in 12 µs– 1000 Digital-I/Os in 30 µs– 200 Analog-I/Os (16 Bit) in 50 µs,
entspricht 20-kHz-Sampling-Rate– 100 Servoachsen alle 100 µs– 12.000 Digital-I/Os in 350 µs
Topologie
– Linien-, Baum- oder Sterntopologie– bis zu 65.535 Teilnehmer in einem Netzwerk– Netzwerkausdehnung: nahezu unbeschränkt (> 500 km)– Betrieb mit und ohne Switche– kostengünstige Verkabelung: Industrial-Ethernet-Patchkabel (Kat. 5)– Übertragungsphysik:
– Ethernet 100BASE-TX über Twisted-Pair, bis 100 m zwischen 2 Teilnehmern
– Ethernet 100BASE-FX über Lichtwellenleiter, bis zu 20 km zwischen 2 Teilnehmern
– Hot-Connect von Bussegmenten
Adressraum
– netzwerkweites Prozessabbild: 4 Gigabyte– Teilnehmerprozessabbild: 1 Bit bis 64 kByte– Adresszuordnung: frei konfigurierbar– Adresseinstellung Teilnehmer: automatisch per Software
Kostenvorteile
– kein Netzwerktuning mehr: niedrige Engineering-Kosten– harte Echtzeit mit Software-Master: Verzicht auf Einsteckkarten– keine aktiven Infrastruktur-Komponenten (Switche etc.)
erforderlich– Ethernet-Kabel- und Steckerkosten: niedriger als beim Feldbus– EtherCAT bis in die I/O-Klemme: keine aufwendigen Buskoppler– niedrige Anschaltkosten dank hochintegrierter EtherCAT Slave
Controller
Protokoll
– optimiertes Protokoll direkt im Ethernet-Frame– vollständig in Hardware implementiert– für Routing und Socket-Interface: UDP-Datagramm– Verarbeitung im Durchlauf– Distributed-Clocks für präzise Synchronisation– Timestamp-Data-Types für Auflösung im Nanosekundenbereich– Oversampling-Data-Types für hochauflösende Messungen
Diagnose
– Bruchstellenerkennung– ständige „Quality-of-Line“-Messung ermöglicht
exakte Lokalisierung von Übertragungsstörungen– Topology View
Schnittstellen
– Switchport-Klemme für Standard-Ethernet-Geräte– Feldbusklemmen für Feldbusgeräte– dezentrale serielle Schnittstellen– Kommunikationsgateways– Gateway zu anderen EtherCAT-Systemen
Offenheit
– vollständig Ethernet-kompatibel– Betrieb an Switchen und Routern möglich– auch Mischbetrieb mit anderen Protokollen– Internettechnologien (Webserver, FTP etc.)– kompatibel zum bestehenden Busklemmenprogramm– offen gelegtes Protokoll– EtherCAT ist IEC-, ISO- und SEMI-Standard.
EtherCAT Technology Group
– internationales Firmenkonsortium– umfasst Anwender und Hersteller– unterstützt Technologieentwicklung– gewährleistet Interoperabilität– Integration und Entwicklung von Geräteprofilen
Technische Änderungen vorbehalten
40
Ethe
rCAT
Protokollbearbeitung vollständig in Hardware | Protokoll-ASICs flexibel konfigurierbar. Prozessinterface von 1 Bit bis 64 kByte.
weniger schnell und exakt zu den ange-schlossenen Ethernet-Knoten transportieren – jedoch ist die Bandbreitennutzung speziell bei typischen Automatisierungsgeräten sehr gering, da auch für kleinste Datenmengen stets ein vollständiger Ethernet-Rahmen ver-schickt werden muss. Zudem sind die Zeiten, die für die Weiterleitung zu den Ausgängen oder Antriebsreglern und für das Einlesen der Eingangsdaten benötigt werden, stark imple-mentierungsabhängig. Speziell bei modularen I/O-Systemen kommt hier in der Regel noch ein Sub-Bus hinzu, der wie der Beckhoff-K-Bus zwar synchronisiert und schnell sein kann, jedoch grundsätzlich kleine Verzöge-rungen zur Kommunikation hinzufügt.
Mit der EtherCAT-Technologie über-windet Beckhoff diese prinzipiellen Begren-zungen anderer Ethernet-Lösungen: Das Telegramm wird nicht mehr in jeder Anschal-tung zunächst empfangen, dann interpretiert und die Prozessdaten weiter kopiert. Der EtherCAT Slave Controller in jedem Teilneh-mer – bis hinunter zur einzelnen Klemme – entnimmt die für das Gerät bestimmten Daten, während das Telegramm durchläuft. Ebenso werden Eingangsdaten im Durch- lauf in den Datenstrom eingefügt. Die Tele-gramme werden, bei einer Verzögerung um nur wenige Nanosekunden, bereits weiterge-schickt. Der Slave erkennt für sich bestimmte Kommandos und führt sie entsprechend aus. Der Vorgang findet hardwareimplementiert im Slave Controller statt und ist daher unab-hängig von den Softwarelaufzeiten der Pro-
Echtzeit-Ethernet: Ultra-Highspeed bis zur KlemmeÜberragende Performance, flexible Topologie und einfache Konfiguration kennzeichnen EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology), die Echtzeit-Ethernet-Techno-logie von Beckhoff. Wo herkömmliche Feld-bussysteme an ihre Grenzen kommen, setzt EtherCAT Maßstäbe: 1000 verteilte I/Os in 30 µs; nahezu unbeschränkte Netzwerk-ausdehnung und, dank Ethernet- und Inter-nettechnologien, optimale vertikale Inte-gration. Mit EtherCAT kann die aufwendige Ethernet-Sterntopologie durch eine einfache Linien- oder Baumstruktur ersetzt werden – teure Infrastrukturkomponenten entfallen. Dabei können beliebige Ethernet-Geräte via Switchport integriert werden.
Während andere Echtzeit-Ethernet-Ansätze spezielle Anschaltungen in der Steuerung erfordern, kommt EtherCAT mit äußerst kostengünstigen Standard-Ethernet-Schnittstellen im Master aus.
FunktionsprinzipEs gibt viele verschiedene Ansätze, mit denen Ethernet echtzeitfähig gemacht werden kann: So wird z. B. das Zugriffsver-fahren CSMA/CD durch überlagerte Proto-kollschichten außer Kraft gesetzt und durch ein Zeitscheibenverfahren oder durch Polling ersetzt. Andere Vorschläge sehen spezielle Switche vor, die Ethernet-Telegramme zeitlich präzise kontrolliert verteilen. Diese Lösungen mögen Datenpakete mehr oder
tokollstacks oder der Prozessorleistung. Der letzte EtherCAT-Slave im Segment schickt das bereits vollständig verarbeitete Telegramm zurück, sodass es vom ersten Slave – quasi als Antworttelegramm – zur Steuerung gesendet wird.
Aus Ethernet-Sicht ist ein EtherCAT- Bussegment nichts anderes als ein einzelner großer Ethernet-Teilnehmer, der Ethernet-Telegramme empfängt und sendet. Innerhalb des „Teilnehmers“ befindet sich aber nicht ein einzelner Ethernet-Controller mit nach-geschaltetem µ-Prozessor, sondern eine Viel- zahl von EtherCAT-Slaves. Wie bei jedem anderen Ethernet-Teilnehmer auch, kann eine direkte Kommunikation ohne Switch aufge-baut werden, wodurch ein reines EtherCAT-System entsteht.
Ethernet bis in die KlemmeDas Ethernet-Protokoll bleibt bis in jeden Teilnehmer – und damit bis in die einzelne Klemme – erhalten, der Sub-Bus entfällt. Lediglich die Übertragungsphysik wird im Koppler von 100BASE-TX oder -FX auf E-Bus gewandelt, um den Anforderungen der elek-tronischen Reihenklemme gerecht zu werden. Die E-Bus-Signalform (LVDS) innerhalb der Klemmenreihe wird bei Ethernet z. B. auch für 10-GBit-Ethernet genutzt. Am Ende der Klemmenreihe wird die Busphysik wieder auf 100BASE-TX-Standard gewandelt.
Als Hardware in der Steuerung kom- men der bereits vorhandene Ethernet-Con-troller oder sehr preiswerte, handelsübliche
Ethernet for Control Automation Technology
Technische Änderungen vorbehalten
41
Ethe
rCAT
Vom Master
Zum Master
Telegrammbearbeitung vollständig in Hardware
EtherCAT Slave Controller (ESC) | EtherCAT ist nicht nur außer halb des I/O-Gerätes schneller, sondern auch innerhalb: Digitale I/Os werden direkt vom ESC bedient, ohne Verzögerungen durch lokale Firmware und unabhängig von der installierten µC-Performance.
Master/Slave-Prinzip, auch hervorragend für die Kommunikation zwischen Steuerungen (Master/Master). Mit frei adressierbaren Netzwerkvariablen für Prozessdaten und vielfältigen Diensten für Parametrierung, Diagnose, Programmierung und Fernsteue-rung wird das ganze Anforderungsspektrum abgedeckt. Dabei sind die Datenschnittstellen bei Master/Slave- und Master/Master-Kom-munikation identisch.
PerformanceMit EtherCAT werden neue Dimensionen in der Netzwerk-Performance erreicht. Die Update-Zeit für die Daten von 1000 ver- teilten Ein-/Ausgängen beträgt nur 30 µs – einschließlich Klemmendurchlaufzeit. Mit einem einzigen Ethernet-Frame können bis zu 1486 Byte Prozessdaten ausgetauscht werden – das entspricht fast 12.000 digitalen Ein- und Ausgängen. Für die Übertragung dieser Datenmenge werden dabei nur 300 µs benötigt.
Die Kommunikation mit 100 Servoach-sen erfolgt alle 100 µs. Mit dieser Zykluszeit werden alle Achsen mit Sollwerten und Steuerdaten versehen und melden jeweils ihre Istposition und ihren Status. Durch das Distributed-Clocks-Verfahren können die Achsen mit einer Abweichung von deutlich weniger als einer Mikrosekunde synchroni-siert werden.
Die extrem hohe Performance der EtherCAT-Technologie ermöglicht Steuerungs- und Regelungskonzepte, die mit klassischen
Standardnetzwerk-Interfacekarten (NIC) zum Einsatz. Der Datentransfer zum PC erfolgt per DMA (Direct-Memory-Access): Dadurch wird keine CPU-Performance für den Netzwerk-zugriff abgezweigt. Dieses Prinzip verwenden auch die Beckhoff-Multiportkarten, die bis zu vier Ethernet-Kanäle auf einem PCI-Steck-platz bündeln.
ProtokollDas für Prozessdaten optimierte EtherCAT-Protokoll wird entweder direkt im Ethernet-Frame transportiert oder in UDP/IP-Data-gramme verpackt. Die UDP-Variante wird dann eingesetzt, wenn EtherCAT-Segmente in anderen Subnetzen über Router hinweg angesprochen werden. Ein Ethernet-Rahmen kann mehrere EtherCAT-Telegramme enthal-ten, die jeweils einen Speicherbereich des bis zu 4 Gigabyte großen logischen Prozessab-bildes bedienen. Die datentechnische Reihen-folge ist dabei unabhängig von der physika-lischen Reihenfolge der EtherCAT-Klemmen im Netz; es kann wahlfrei adressiert werden. Broadcast, Multicast und Querkommunikation zwischen Slaves sind möglich. Das Protokoll beherrscht auch die typischerweise azyklische Parameterkommunikation. Struktur und Bedeutung der Parameter werden durch die Geräteprofile nach CANopen vorgegeben, die für eine große Vielfalt von Geräteklassen und Anwendungen definiert sind. Zudem unter-stützt EtherCAT auch das SERCOS-Servoprofil nach IEC 61800-7-240. EtherCAT eignet sich, neben dem Datenaustausch nach dem
Feldbussystemen nicht realisierbar waren. So können auch sehr schnelle Regelkreise über den Bus geschlossen werden. Funktionen, die bislang dedizierte lokale Hardwareunterstüt-zung benötigten, lassen sich nun in Software abbilden. Die enorme Bandbreite erlaubt es, zu jedem Datum z. B. auch Statusinformatio-nen zu übertragen. Mit EtherCAT steht eine Kommunikationstechnologie zur Verfügung, die der überlegenen Rechenleistung moder-ner Industrie-PCs entspricht. Das Bussystem ist nicht mehr der „Flaschenhals“ im Steue-rungskonzept. Verteilte I/Os werden schneller erfasst, als dies mit den meisten lokalen I/O-Schnittstellen möglich ist.
Die Vorteile dieser Netzwerk-Performance werden auch bei kleinen Steuerungen mit vergleichsweise moderater Rechenleistung deutlich. Der EtherCAT-Zyklus ist so schnell, dass er zwischen zwei Steuerungszyklen
Technische Änderungen vorbehalten
42
Ethe
rCAT
Freiheit bei der Topologiewahl | Maximale Flexibilität bei der Verdrahtung: mit und ohne Switch, Linien- und Baumtopologien frei wähl- und kombinierbar. Die Adressvergabe erfolgt automatisch, IP-Adresseinstellung ist überflüssig.
ausgeführt werden kann. Damit stehen der Steuerung stets aktuellste Eingangsdaten zur Verfügung und die Ausgänge werden mit minimaler Verzögerung angesprochen. Das Reaktionsverhalten der Steuerung ver-bessert sich erheblich, ohne dass die Rechen-leistung selbst erhöht wurde.
Das EtherCAT-Technologieprinzip ist skalierbar und nicht an die Baudrate von 100 MBaud gebunden – eine Erweiterung auf GBit-Ethernet ist möglich.
EtherCAT statt PCIMit der fortschreitenden Verkleinerung der PC-Komponenten wird die Baugröße von Industrie-PCs zunehmend von der Anzahl der benötigten Steckplätze bestimmt. Die Bandbreite von Fast-Ethernet, zusammen mit der Datenbreite der EtherCAT-Kommuni-kationshardware (EtherCAT Slave Controller), ermöglicht die Auslagerung von PC-Schnitt-stellen in intelligente Schnittstellenklemmen am EtherCAT-System. Über einen einzigen Ethernet-Port im PC können dann, neben den dezentralen I/Os, Achsen und Bediengeräten, auch komplexe Systeme, wie Feldbusmaster, schnelle serielle Schnittstellen, Gateways und andere Kommunikationsinterfaces, angespro-chen werden. Selbst weitere Ethernet-Geräte mit beliebigen Protokollvarianten lassen sich über dezentrale Switchport-Klemmen anschließen. Der zentrale IPC wird kleiner und damit kostengünstiger; eine Ethernet-Schnittstelle genügt zur kompletten Kommu-nikation mit der Peripherie.
TopologieLinie, Baum oder Stern: EtherCAT unterstützt nahezu beliebige Topologien. Die von den Feldbussen her bekannte Bus- oder Linien-struktur wird damit auch für Ethernet ver- fügbar. Besonders praktisch für die Anlagen-verdrahtung ist die Kombination aus Linien und Abzweigen bzw. Stichleitungen. Die be-nötigten Schnittstellen sind auf den Kopplern vorhanden; zusätzliche Switche werden nicht benötigt. Natürlich kann aber auch die klas-sische Ethernet-Sterntopologie mit Abzweig-klemmen eingesetzt werden.
Die maximale Flexibilität bei der Verdrah-tung wird durch die Auswahl verschiedener Leitungen vervollständigt. Flexible und preis-werte geschirmte Industrial-Ethernet-Feldbus-kabel übertragen die Signale auf Ethernet- Art (100BASE-TX) bis zu 100 m zwischen zwei Teilnehmern. Die gesamte Bandbreite der Ethernet-Vernetzung – wie verschie-denste Lichtleiter und Kupferkabel – kann in der Kombination mit Switchen und Medien-konvertern zum Einsatz kommen. Für jede Leitungsstrecke kann die Signalvariante individuell ausgewählt werden. Da bis zu 65.535 Teilnehmer angeschlossen werden können, ist die Netzausdehnung nahezu unbeschränkt.
Distributed-ClocksDer exakten Synchronisierung kommt immer dann eine besondere Bedeutung zu, wenn räumlich verteilte Prozesse gleichzeitige Aktionen erfordern. Das kann z. B. bei Appli-
kationen der Fall sein, in denen mehrere Servoachsen gleichzeitig koordinierte Bewe-gungen ausführen.
Der leistungsfähigste Ansatz zur Synchro-nisierung ist der exakte Abgleich verteilter Uhren. Im Gegensatz zur vollsynchronen Kommunikation, deren Synchronisations-qualität bei Kommunikationsstörungen sofort leidet, verfügen verteilte, abgeglichene Uhren über ein hohes Maß an Toleranz gegenüber möglichen, störungsbedingten Verzögerungen im Kommunikationssystem. Bei EtherCAT basiert der Datenaustausch vollständig auf einer reinen Hardwaremaschine. Da die Kommunikation eine logische (und dank Vollduplex-Fast-Ethernet auch physikalische) Ringstruktur nutzt, kann die Reference-Clock den Laufzeitversatz zu den einzelnen Local-Clocks einfach und exakt ermitteln – und umgekehrt. Auf Basis dieses Wertes werden die verteilten Uhren nachgeführt, und es steht eine hochgenaue, netzwerkweite Zeit-basis zur Verfügung, deren Jitter deutlich unter einer Mikrosekunde beträgt.
Hochauflösende verteilte Uhren dienen aber nicht nur der Synchronisierung, sondern können auch exakte Informationen zum lokalen Zeitpunkt der Datenerfassung liefern. Dank erweiterter Datentypen lässt sich ein Messwert mit einem hochgenauen Zeitstem-pel versehen.
Hot-ConnectViele Applikationen erfordern eine Änderung der I/O-Konfiguration während des Betriebes.
Technische Änderungen vorbehalten
43
Ethe
rCAT
Distributed-Clocks | Dezentrale absolute Systemsynchronisation für CPU, I/O und Antriebsgeräte
SSSS
SM
t
SS
Beispiele sind Bearbeitungszentren mit wechselnden, sensorbestückten Werkzeug-systemen, Transfereinrichtungen mit intel-ligenten, flexiblen Werkstückträgern oder Druckmaschinen, bei denen einzelne Druck-werke abgeschaltet werden. Die Protokoll-struktur des EtherCAT-Systems trägt diesen Anforderungen Rechnung: Die Hot-Connect-Funktion erlaubt es, Teile des Netzwerkes im laufenden Betrieb an- und abzukoppeln, umzukonfigurieren und so flexibel auf wech-selnde Ausbaustufen zu reagieren.
HochverfügbarkeitErhöhten Anforderungen an Anlagenverfüg-barkeit wird mit optionaler Leitungsredundanz Rechnung getragen, die auch Gerätetausch im laufenden Netzwerk ermöglicht. Auch redun-dante Master mit Hot-Stand-by-Funktionalität werden von EtherCAT unterstützt. Da die EtherCAT Slave Controller das Frame bei Unterbrechung automatisch sofort zurück-schicken, führt ein Teilnehmerausfall nicht zum Stillstand des gesamten Netzwerkes. So lassen sich beispielsweise Schleppketten-Applikatio-nen gezielt als Stichleitungen ausführen, um für Kabelbruch gewappnet zu sein.
Safety-over-EtherCATZur Realisierung einer sicheren Datenübertra-gung für EtherCAT ist das Protokoll Safety-over-EtherCAT offen gelegt. Das Protokoll hält die Anforderungen der IEC 61508 bis zum Safety-Integrity-Level (SIL) 3 und der IEC 61784-3 ein; dies wurde vom TÜV bestätigt.
EtherCAT wird als einkanaliges Kommunika-tionssystem genutzt; das Transportmedium wird dabei als „Black Channel“ betrachtet und nicht in die Sicherheitsbetrachtung einbezogen. Damit ist das Protokoll auch geeignet, über andere Kommunikationssys-teme, Backplanes oder WLAN übertragen zu werden. Der Übertragungszyklus kann beliebig kurz gewählt werden, ohne die Restfehlerwahrscheinlichkeit zu beeinflussen. Der zyklische Austausch der sicheren Daten zwischen einem Safety-over-EtherCAT-Master und einem Safety-over-EtherCAT-Slave wird als Connection bezeichnet, die über einen Watchdog-Timer überwacht wird. Ein Master kann mehrere Connections zu verschiedenen Slaves aufbauen und überwachen.
DiagnoseVerfügbarkeit und Inbetriebnahmezeiten – und damit die Gesamtkosten – hängen ent-scheidend von der Diagnosefähigkeit eines Netzwerkes ab. Nur eine schnell und präzise erkannte und eindeutig lokalisierbare Störung kann kurzfristig behoben werden. Deshalb wurde bei der Entwicklung des EtherCAT-Systems besonderer Wert auf umfassende Diagnoseeigenschaften gelegt.
Bei der Inbetriebnahme gilt es zu prüfen, ob die Istkonfiguration der I/O-Klemmen mit der Sollkonfiguration übereinstimmt. Auch die Topologie sollte der Konfiguration entsprechen. Durch die eingebaute Topolo-gieerkennung, bis hinunter zu den einzelnen Klemmen, kann nicht nur die Überprüfung
beim Systemstart stattfinden – auch ein automatisches Einlesen des Netzwerkes ist möglich (Konfigurations-Upload).
Bitfehler in der Übertragung werden durch die Auswertung der CRC-Checksumme in jedem Teilnehmer zuverlässig erkannt. Neben der Bruchstellenerkennung und -loka-lisierung erlauben Protokoll, Übertragungs-physik und Topologie des EtherCAT-Systems eine individuelle Qualitätsüberwachung jeder einzelnen Übertragungsstrecke. Die automa-tische Auswertung der entsprechenden Fehl-erzähler ermöglicht die exakte Lokalisierung kritischer Netzwerkabschnitte. Schleichende oder wechselnde Fehlerquellen wie EMV-Einflüsse, fehlerhafte Steckverbindungen oder Kabelschäden werden erkannt und lokalisiert.
EtherCAT-KomponentenHardwareseitig ist die EtherCAT-Technologie z. B. in den EtherCAT-Klemmen unterge-bracht. Das I/O-System in Schutzart IP 20 basiert auf dem Gehäuse des bewährten Beckhoff-Busklemmensystems. Im Unter-schied zu den Busklemmen, bei denen das Feldbussignal im Buskoppler auf den inter-nen, feldbusunabhängigen Klemmenbus umgesetzt wird, bleibt das EtherCAT-Proto-koll bis zur einzelnen Klemme vollständig erhalten. Neben den EtherCAT-Klemmen mit E-Bus-Anschluss lassen sich auch die bewährten Standard-Busklemmen mit K-Bus-Anschluss über den EtherCAT-Buskoppler BK1120 anschließen. Damit sind Kompatibi-lität und Durchgängigkeit zum bestehenden
Technische Änderungen vorbehalten
44
Ethe
rCAT
Data 2HDR 2Data 1HDR 1Ethernet HDR Data nHDR n
Subtelegramm 1 Subtelegramm 2 Subtelegramm n
CRC
Logi
sche
s Pr
ozes
sabb
ild: b
is 4
GBy
te
Protokollstruktur | Die Prozessabbildzuordnung ist frei konfigurierbar. Daten werden direkt in der I/O-Klemme an die gewünschte Stelle im Prozessabbild kopiert: Zusätzliches Mapping ist überflüssig. Sehr großer Adressraum von 4 Gigabyte.
den. Geräte mit Feldbusschnittstelle werden über EtherCAT-Feldbusmasterklemmen inte-griert. Die UDP-Protokollvariante lässt sich auf jedem Socket-Interface implementieren. Das EtherCAT-Protokoll ist vollständig offen gelegt und als offizielle IEC-Spezifikation anerkannt und erhältlich (IEC 61158, Typ 12).
EtherCAT Technology GroupIn der EtherCAT Technology Group (ETG) schließen sich immer mehr Automatisierungs-anwender und Gerätehersteller zusammen, um die EtherCAT-Technologieentwicklung zu unterstützen. Im Konsortium ist eine große Bandbreite von Branchen und Anwendungs-feldern vertreten. So wird gewährleistet, dass die EtherCAT-Technologiefunktionen und -Schnittstellen ideal für vielfältigste Appli-kationen vorbereitet sind. Die Organisation sorgt dafür, dass sich EtherCAT einfach und kostengünstig in einer Vielfalt von Automa-tisierungsgeräten integrieren lässt und stellt auch die Interoperabilität der Implementie-rungen sicher.
Die EtherCAT Technology Group ist offizielle IEC-Partnerorganisation für Feld-busnormung; die Mitgliedschaft steht jeder Firma offen.
Weitere Informationen siehe www.ethercat.org
System gewährleistet; bestehende und zukünftige Investitionen werden geschützt.
EtherCAT ist durchgängig in die Steue-rungsarchitektur von Beckhoff integriert: Die EtherCAT-Box-Module verfügen über ein integriertes EtherCAT-Interface und können ohne Koppler Box direkt an ein EtherCAT-Netzwerk angeschlossen werden. Die Serie EPxxxx im Industriegehäuse eignet sich durch die Schutzart IP 67 für den Einsatz direkt an der Maschine in rauer Industrieumgebung. Die Serie EQxxxx im Edelstahlgehäuse bietet sich durch Schutzart IP 69K für Anwendungen mit hohen hygienische Standards, wie bei-spielsweise in der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmaindustrie an.
Die Beckhoff Industrie-PCs, die Embed-ded-PCs der CX-Serie, die Control Panel mit Steuerungsfunktionalität sowie die Ethernet-PCI-Karten sind „von Haus aus“ EtherCAT-tauglich. Auch die Beckhoff-Servoantriebe sind mit EtherCAT-Schnittstelle erhältlich.
OffenheitDie EtherCAT-Technologie ist nicht nur vollständig Ethernet-kompatibel, sondern „by design“ durch besondere Offenheit gekennzeichnet: Das Protokoll verträgt sich mit weiteren Ethernet-basierten Diensten und Protokollen auf dem gleichen physika-lischen Netz – in der Regel nur mit minimalen Einbußen bei der Performance. Beliebige Ethernet-Geräte können ohne Einfluss auf die Zykluszeit innerhalb des EtherCAT-Segments via Switchport-Klemme angeschlossen wer-
Technische Änderungen vorbehalten
45
Ethe
rCAT
Safety-Inputs/-OutputsTwinSAFE-Logic
100 m
(100BASE-TX)
Flexible Topologie EtherCAT-Bridge
EtherCAT P
SafetyFeldbus-Integration
Ethernet TCP/IP
E-Bus K-Bus
IPC
IPC
IPC
IPC
BK1250
EL6695
IPC
Bus/Linie
Baum/Stern
Safety-Drives mitTwinSAFE-Optionskarten
LichtwellenleiterASE-FX)
50 m (POF)2000 m (multimode)20.000 m (singlemode)
100BASE-FX
(100B
Automatisierungssuite,EtherCAT-Master
Industrial-Ethernet-Kabel
Kabelredundanz
EtherCAT-Systemübersicht
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Safety-Inputs/-OutputsTwinSAFE-Logic
100 m
(100BASE-TX)
Flexible Topologie EtherCAT-Bridge
EtherCAT P
SafetyFeldbus-Integration
Ethernet TCP/IP
E-Bus K-Bus
IPC
IPC
IPC
IPC
BK1250
EL6695
IPC
Bus/Linie
Baum/Stern
Safety-Drives mitTwinSAFE-Optionskarten
LichtwellenleiterASE-FX)
50 m (POF)2000 m (multimode)20.000 m (singlemode)
100BASE-FX
(100B
Automatisierungssuite,EtherCAT-Master
Industrial-Ethernet-Kabel
Kabelredundanz
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
u www.beckhoff.de/EtherCATP
Steckerfamilie optimal skalierbar von 24 V DC bis 630 V AC/850 V DC
Reduzierung von Material- und Montagekosten
One Cable Connection: EtherCAT + 2 x 24 V DC (UP, US) auf nur 4 Adern
Stromversorgungs-weiterleitung in den Teilnehmern
Die freie und flexible Topologiewahl von EtherCAT bleibt erhalten.
Minimierung des Bauraums in Schleppketten, Schalt-
schrank und Maschine
Überragende EtherCAT-Performance zu geringen Anschaltkosten
EtherCAT P | Ultraschnelle Kommuni- kation und Power auf einem Kabel
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Technische Daten EtherCAT P
Spannungen 2 x 24 V DC nach IEC 61131 (-15 %/+20 %), max. 3 A jeweils für US und UP
Steckverbinder Fehlstecken wird durch neuen EtherCAT-P-kodierten M8-Stecker verhindert.
Topologie kaskadierbar in allen Topologievarianten
Netzwerkplanung toolgestützte Berechnung der Ströme und Spannungen, somit optimale Auslegung und Verteilung der Einspeisepunkte
Prozessdaten EtherCAT-Prozessdaten skalierbar von 1 Bit…64 kByte pro Teilnehmer
Teilnehmer bis zu 65.535 Devices in einem Netzwerk
Performance Zykluszeiten von < 100 µs, Synchronisierung Distributed-Clocks << 1 µs,
Signalabtastung mit Oversampling << 1 µs mit n = 1…1000
Mit EtherCAT P erweitert Beckhoff die als weltweiten Standard etablierte EtherCAT-Technologie. Die Lösung vereint in einem Kabel die ultraschnelle EtherCAT-Kommunikation mit der 24-V-System- und -Peripheriespannung – und bei Bedarf mit einer zusätzlichen Leistungsversorgung. Damit lässt sich die One Cable Automation (OCA) für die Feldebene realisieren, um Maschinen und Anlagen einfach steckbar und schaltschranklos vom Sensor bis zum Antrieb zu vernetzen.
In der EtherCAT-P-Leitung ist die 24-V-DC-Versorgung der EtherCAT-P- Slaves und der angeschlossenen Sensoren und Aktoren in einer einzelnen 4-adrigen Standard-Ethernet-Leitung kombiniert. Dabei sind US (System- und Sensorver-sorgung) und UP (Peripheriespannung für Aktoren) galvanisch voneinander getrennt. Versorgt werden die angeschlossenen Kom-ponenten mit jeweils bis zu 3 A Strom.
EtherCAT P: Vom 24-V-DC-Sensor bis zum 630-V-AC-/850-V-DC-AntriebVorteile bietet EtherCAT P sowohl bei der Verbindung von abgesetzten kleineren I/O-Stationen im Klemmenkasten als auch bei dezentralen I/O-Komponenten vor Ort im Prozess. Um hierbei – ganz im Sinne der One Cable Automation – auch Komponenten mit höheren Anforderungen bzgl. Spannung und/oder Strom anschließen zu können, wurde eine komplette Steckerfamilie ent-wickelt. Die ENP-/ECP-Steckerfamilie deckt alle Anwendungsfälle bis hin zu Antrieben mit 650 V AC oder 850 V DC und einem Strom von maximal 64 A ab.
Für die Übertragung größerer Leistungen wurde ein kompaktes EtherCAT-P-Element, mit der gleichen Belegung wie beim M8- Stecker, mit zusätzlichen Power-Pins kombi- niert. Ergebnis sind die ENP-/ECP-Steckver-binder B12, B17, B23 und B40 für unterschied- liche Leistungsklassen. Mit einem Bajonett-
verschluss und Schutzart IP 67 ermöglichen sie eine einfache, schnelle und zuverlässige Verbindung direkt an der Maschine sowie die optimale Skalierbarkeit von EtherCAT für folgende Anwendungsfälle:– B12 zur Anbindung von kompakten
Motoren mit integrierten Enstufen, mit maximal 48 V DC und 10 A
– B17 für Asynchronmotoren mit Frequenz-umrichter, mit bis zu 230 V DC und 14 A
– B23 für komplette Schaltschränke, mit maximal 400 V AC und 30 A
– B40 für die Versorgung von Roboter-stationen, mit bis zu 64 A
EPPxxxx | EtherCAT-P-
Produkte in IP 67
EPPxxxx-006x | Kompakte
EtherCAT-P-Produkte in IP 67
EK13xx | EtherCAT-P-
Produkte in IP 20
ENP/ECP | Steckerfamilie
für alle Anwendungsfälle
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Die Grundidee von EtherCAT P liegt darin, die Anzahl der Anschlüsse an den Auto-matisierungskomponenten und -geräten zu reduzieren und somit die Systemverkabelung zu vereinfachen. Einsetzbar ist diese opti- mal entsprechend der jeweiligen Leistungs-anforderungen skalierbare Einkabellösung in der gesamten Feldebene: Für den 24-V- Bereich wird eine konventionelle Standard-Ethernet-Leitung verwendet. Bei höheren Spannungen und Strömen wird EtherCAT P in die entsprechende Powerleitung mit inte-griert. Hierfür bietet Beckhoff mit der ENP-/ECP-Steckerfamilie ein umfangreiches Port-folio an Kabeln und Steckern.
Durch den Wegfall der separaten Ver- sorgungsleitungen reduzieren sich Material-kosten, Montage- bzw. Zeitaufwand sowie die Fehlerquote bei der Installation. Zudem wird der benötigte Bauraum in Schlepp- ketten, Schaltschränken und in der Maschine selbst minimiert. Außerdem sind kleinere und übersichtlichere Kabeltrassen ebenso wie kleinere Sensoren bzw. Aktoren möglich. Insgesamt eröffnet dies deutlich mehr Frei-heiten im Anlagendesign, und das bei mini-mierten Material- bzw. Systemkosten durch eine toolgestützte Systemauslegung.
EtherCAT P – der ideale Sensor-, Aktor- und Messtechnik-BusBei EtherCAT P werden die Ströme von US und UP direkt auf die Adern der 100-MBit/s-Leitung eingekoppelt, woraus eine sehr kostengünstige und kompakte Anschaltung resultiert. Damit erweist sich EtherCAT P als idealer Sensor-, Aktor- und Messtechnik-Bus, mit Vorteilen sowohl bei der Verbindung von abgesetzten kleineren I/O-Stationen im Klemmenkasten als auch bei dezentralen I/O-Komponenten vor Ort im Prozess. Ent-wickelt wurde dafür ein M8-Steckverbinder, der durch eine mechanische Kodierung zuverlässig vor einem Fehlstecken mit Standard-EtherCAT-Slaves schützt.
Um auch Komponenten mit höheren Anforderungen bezüglich Spannungs- und/oder Stromversorgung anschließen zu können, wurde eine komplette Stecker-familie entwickelt: Die ECP-/ENP-Stecker-familie deckt alle Anwendungsfälle bis hin zu Antrieben mit 630 V AC oder 850 V DC und bis 64 A ab. Auf diese Weise lassen
sich alle Komponenten der Feldebene sehr einfach verbinden. So gibt es für den I/O-Bereich die Anschaltungen in Schutzart IP 20 und IP 67. Weiterhin eignet sich das System für Aktoren, wie z. B. AC- und DC-Motoren, Stellantriebe und Ventilinseln, sowie für Sensoren, d. h. Näherungsschalter, Licht-schranken oder Drehgeber. Für Vision-Auf-gaben lassen sich Kameras, Barcodescanner und 3D-Scanner anbinden.
EtherCAT-P-Box-Module für die gesamte DatenerfassungFür die 24-V-I/O-Ebene ist bereits ein komplettes Spektrum an System- und I/O-Komponenten in Schutzart IP 67 verfügbar. Zum Anschluss der Sensoren und Aktoren steht die ganze Vielfalt der bewährten EP-Box-Module als EPP-Ausführung für EtherCAT P bereit. Hierzu zählen verschie-dene 4-, 8- und 16-kanalige Digital-Eingangs-Box-Module (3,0 ms bzw. 10 µs Filter) bzw. 4-, 8-, 16- und 24-kanalige Digital-Ausgangs-Module (0,5 A bzw. 2 A Ausgangsstrom), zahlreiche 4-, 8- und 16-kanalige IP-67-I/Os mit kombinierten Digital-Ein-/Ausgängen sowie serielle Schnittstellen RS232 und RS422/RS485. Dazu kommen EPP-Box-Modu-le für analoge Ein- und Ausgangsgrößen, wie z. B. ±10 V/0 bis 20 mA, Differenz-/Absolut-druck sowie Daten von Widerstandssensoren, Thermoelementen und Inkremental-Encodern.
Die gewohnte freie und flexible Topolo-giewahl bleibt auch bei EtherCAT P erhalten. Die Stromtragfähigkeit von 3 A je EtherCAT-P- Segment erlaubt bereits den Einsatz einer Vielzahl von Sensoren/Aktoren. Dem Aufbau der gewünschten Netzwerkstruktur direkt im Feld dienen folgende IP-67-Infrastruktur-komponenten:– EtherCAT-P-Box EPP1111 mit ID-Switch– EtherCAT-P-Sternverteiler mit Einspeisung
(EPP1322), mit und ohne Auffrischung (EPP1332/EPP1342)
– EtherCAT-P-Powerverteiler (EP9224-0037), mit B17-ENP-Einspeisung
– EtherCAT-P-Abzweig aus dem EtherCAT-Box-System heraus (EP1312)
– EtherCAT-P-/EtherCAT-Connector EPP9001 mit Spannungsweiterleitung
– EtherCAT-P-/EtherCAT-Connector ZS7000-0005 ohne Spannungsweiter-leitung
– EtherCAT-P-Box EPP9022 zur Diagnose von US (System- und Sensorversorgung) und UP (Peripheriespannung für Aktoren)
EtherCAT-P-Koppler zum Anschluss der IP-20-WeltDie EtherCAT-P-Koppler EK13xx in IP 20 bieten die Möglichkeit eines durchgängigen Einsatzes von EtherCAT P vom Schaltschrank bis direkt an die Maschine. Der Koppler EK1300 bindet EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) in das EtherCAT-P-Netzwerk ein. Mit der obe- ren EtherCAT-P-Schnittstelle wird der Koppler an das Netzwerk angeschlossen, die untere EtherCAT-P-kodierte M8-Buchse dient zur optionalen Weiterführung der EtherCAT-P-Topologie. Da EtherCAT P die Spannungs-versorgung und Kommunikation auf nur einer Leitung integriert, entfällt die zusätzliche Spannungsversorgung des Kopplers über die Klemmenpunkte. Je nach Anwendungsfall kann die System- und Sensorversorgung US oder die Peripheriespannung für Aktoren UP auf die Powerkontakte gebrückt werden.
Der 2-Port-EtherCAT-P-Abzweig EK1322 ermöglicht den Aufbau von EtherCAT-P-Sterntopologien. An den Ports können ein-zelne EtherCAT-P-Devices oder auch ganze EtherCAT-P-Stränge angeschlossen werden. Der EK1322 kann in einem EtherCAT-Strang an beliebiger Stelle zwischen den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) eingesetzt werden. Über die frontseitigen Klemmstellen werden die System- und Sensorversorgung US und die Peripheriespannung für Aktoren UP für die EtherCAT-P-Abgänge eingespeist.
Die EtherCAT-P-Verlängerung EK1310 bietet die Möglichkeit, von EtherCAT auf EtherCAT P umzusetzen oder ein EtherCAT-P- Netzwerk zu verlängern. Über Klemmen-punkte werden die System- und Sensor-versorgung US und die Peripheriespannung für Aktoren UP für den EtherCAT-P-Abgang eingespeist.
EtherCAT-P-Produkte in IP 67 siehe Seite
EtherCAT-P-Produkte in IP 20 siehe Seite
EtherCAT-P-Zubehör siehe Seite
EtherCAT P vereinfacht die Systemverkabelung
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Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Schaltschrank Maschinenmodul 1
Maschinenmodul 4
Maschinenmodul 2
Maschinenmodul 3
EtherCAT P verbindet unterschiedliche Maschinenmodule direkt mit Power und ultraschneller Kommunikation auf nur einem Kabel.
2-Port- EtherCAT-P-Abzweig mit Einspeisung EK1322
EtherCAT-P-Sternverteiler EPP1322
EP2809- 0021
EP2809- 0022
EPP2008- 0001
EPP3174-0002
EPP2008- 0001
EPP2008- 0001
EPPxxxx-006x
EPPxxxx-006x
EPP1008-0002
EPP2008- 0001
EtherCAT-P- Sternverteiler mit Auf-frischungEPP1332
EtherCAT-P-KopplerEK1300
EtherCAT-P-KopplerEK1300
1-Port- EtherCAT-P-Verlängerung mit EinspeisungEK1310
24 V DC 24 V DC24 V DC
24 V DC 24 V DC
EtherCAT P zu EtherCAT: ZS7000-0005
24 V DC
EPP2334-0061
EPP9022-0060
EtherCAT-P-Komponenten
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
XFC | Erhöhte Produktionseffizienz durch extrem schnelle Steuerungstechnik
Die I/O-Response-Time beinhaltet alle in der Hardware (IPC, EtherCAT und I/O-System) auftretenden Bearbei-tungszeiten vom physikalischen Eingangsereignis bis zur Reaktion am Ausgang. Mit einer Zeit < 100 µs steht damit jedem SPS-Programmierer eine Performance zur Verfügung, die es bisher z. B. nur innerhalb von Servo-reglern mit digitalen Signal- Prozessoren gab.
u www.beckhoff.de/XFC
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Industrie-PC Schnelle I/Os AntriebstechnikTwinCAT
EtherCAT | Noch schneller durch XFCMit der XFC-Technologie (eXtreme Fast Control) präsentiert Beckhoff eine extrem schnelle Steue rungslösung: XFC basiert auf einer optimierten Steuerungs- und Kommuni-kationsarchitektur, die aus einem modernen Industrie-PC, ultraschnellen I/O-Klemmen mit erweiterten Echt zeit-Eigenschaften, dem Highspeed-Ethernet-System EtherCAT und der Automatisierungssoftware TwinCAT besteht. Mit XFC ist es möglich, I/O-Response-Zeiten < 100 µs zu realisieren. Diese Tech-nologie eröffnet dem Anwender neue Mög-lichkeiten der Prozessoptimierung, die bisher technisch bedingt nicht möglich waren.
XFC steht für eine Steuerungstechnolo-gie, die sehr schnelle und extrem determi-nistische Reaktionen ermöglicht. Sie umfasst dabei alle an der Steuerung beteiligten Hard- und Softwarekomponenten: optimierte Ein- und Ausgangsbaugruppen, die mit hoher Genauigkeit Signale aufnehmen bzw. Aktio-nen auslösen können, EtherCAT als extrem schnelles Kommunikationsnetzwerk, leis-tungsfähige Industrie-PCs und TwinCAT, die Automatisierungssoftware, die alle System bestandteile miteinander verbindet.
Es ist noch nicht lange her, da waren Steuerungszykluszeiten im Bereich von 10 bis 20 ms normal. Die Kommunikations-anbindung war freilaufend, sodass auch der Determinismus, mit dem auf Signale aus dem Prozess reagiert werden konnte, ent-sprechend ungenau war. Durch die zuneh-mende Verbreitung von leistungsfähigen
Industrie-PC-Steuerungen ließen sich die Zykluszeiten auf 1 bis 2 ms senken – also um etwa eine 10er-Potenz. Viele spezielle Regelkreise ließen sich dadurch auf die zentrale Maschinensteuerung verlagern, was neben Kostenersparnis auch einen flexibleren Einsatz intelligenter Algorithmen erlaubte. XFC bringt eine weitere 10er-Potenz und erlaubt Zykluszeiten von 100 µs und darunter, ohne auf die zentrale Intelligenz und ihre leistungsfähigen Algorithmen verzichten zu müssen.
XFC beinhaltet aber auch weitere Tech-nologien, die neben der reinen Zykluszeit speziell die zeitliche Genauigkeit verbessern und die Auflösung erhöhen.
Dadurch eröffnen sich dem Anwender Möglichkeiten, um seine Maschine qualitativ zu verbessern und Reaktionszeiten zu verkür-zen. Messtechnische Aufgaben, wie z. B. prä-ventive Wartungsmaßnahmen, Überwachung von Standzeiten oder die Dokumentation der Teilequalität, lassen sich in einfacher Weise in die Maschinensteuerung integrieren, ohne dass zusätzliche, teure Spezialgeräte benötigt werden.
Natürlich muss in einer praktischen Automatisierungslösung nicht alles extrem schnell und genau sein – viele Teilaufgaben lassen sich weiterhin mit „normalen“ Anforderungen lösen. Die XFC-Technologie ist daher vollständig kompatibel zu bestehen-den Lösungen und kann gleichzeitig auf ein und derselben Hard- und Software genutzt werden.
TwinCAT – Die extrem schnelle Echtzeit-Steuerungssoftware– Echtzeit unter Microsoft Windows
mit Zykluszeiten bis 12,5 µs– Programmierung in XFC-Real-Time-
Tasks nach IEC 61131-3– Standardeigenschaften von Windows
und TwinCAT sind XFC-kompatibel.
EtherCAT – Die extrem schnelle Steuerungskommunikationstechnik– 1000 dezentrale digitale I/Os
in 30 µs– EtherCAT bis zu den einzelnen I/O-
Klemmen, kein Sub-Bus erforderlich– optimierte Verwendung von
Standard-Ethernet-Controllern, z. B. Intel®-PC-Chipsatz-Architektur im EtherCAT-Master
– erweiterte Echtzeitfunktion basierend auf Distributed-Clocks– Synchronisation– Zeitstempel– Oversampling
EtherCAT-Klemmen – Die extrem schnelle I/O-Technologie– gesamte Breite des I/O-Spektrums
für alle Signaltypen– digitale und analoge Highspeed-I/Os– Zeitstempel und Oversampling
ermöglichen extrem hohe Zeit- auflösung (bis 10 ns).
IPC – Die extrem schnelle Steuerungs-CPU– Industrie-PC mit hochleistungs-
fähigen Echtzeit-Motherboards– kompakte Formfaktoren, optimiert
für Steuerungsanwendungen
Technische Änderungen vorbehalten
53
Ethe
rCAT
Timestamp/Multi-Timestamp
Normalerweise werden Prozessdaten in ihrem jeweiligen Daten-format übertragen (z. B. ein Bit für einen digitalen Wert oder ein Wort für einen analogen Wert). Die zeitliche Bedeutung des Prozessdatums ergibt sich entsprechend aus dem Kommunikationszyklus, in dem das Datum übertragen wird. Dadurch sind aber auch die zeitliche Auf-lösung und Genauigkeit auf den Kommunikationszyklus beschränkt.
Timestamp-Data-Types beinhalten, zusätzlich zu ihren Nutzdaten, einen Zeitstempel. Dieser Zeitstempel – natürlich in der überall ver-fügbaren Systemzeit – ermöglicht, wesentlich genauere Informationen zum zeitlichen Bezug des Prozessdatums zu geben. Zeitstempel kön-nen sowohl für Eingänge – wann hat sich etwas ereignet – als auch für Ausgänge – wann soll eine Reaktion erfolgen – genutzt werden. So kann z. B. der genaue Zeitpunkt übermittelt werden, zu dem ein Ausgang geschaltet werden soll. Der Schaltauftrag wird dann unab-hängig vom Buszyklus ausgeführt.
Während die Timestamp-Klemmen einen Schaltauftrag bzw. ein Schaltereignis pro Buszyklus verarbeiten können, ist es mithilfe der Multi-Timestamp-Klemmen möglich, bis zu 32 Schaltaufträge bzw. Schaltereignisse pro Zyklus zu verarbeiten.
XFC-Technologien
Distributed-Clocks
Betrachtet man einen normalen, diskreten Regelkreis, dann wird zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Istwerterfassung (Eingangs-komponente) durchgeführt, das Ergebnis an die Steuerung geliefert (Kommunikationskomponente), die Reaktion berechnet (Steuerungs-komponente), deren Ergebnis an die Sollwertausgabebaugruppe (Ausgangskomponente) kommuniziert und an den Prozess (Regel-strecke) ausgegeben.
Für den Regelprozess entscheidend ist, neben einer möglichst kurzen Reaktionszeit, sowohl eine deterministische, d. h. zeitlich exakt berechenbare, Istwerterfassung, als auch eine damit korrespon-dierende, deterministische Sollwertausgabe. Zu welchem Zeitpunkt in der Zwischenzeit kommuniziert und berechnet wird, spielt keine Rolle, solange die Ergebnisse bis zum nächsten Ausgabezeitpunkt in der Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen. Die zeitliche Exaktheit wird also in den I/O-Komponenten benötigt und nicht in der Kommunika-tion oder in der Berechnungseinheit.
Die verteilten Uhren von EtherCAT (Distributed-Clocks) stellen daher eine XFC-Basistechnologie dar und sind allgemeiner Bestandteil der EtherCAT-Kommunikation.
Jeder EtherCAT-Teilnehmer verfügt über eine eigene lokale Uhr, die automatisch durch die EtherCAT-Kommunikation mit allen anderen Uhren ständig abgeglichen wird. Unterschiedliche Kommunikations-laufzeiten werden ausgeglichen, sodass die maximale Abweichung aller Uhren untereinander in der Regel unter 100 Nanosekunden beträgt. Die aktuelle Zeit der verteilten Uhren wird daher auch als Systemzeit bezeichnet, da sie im gesamten System jederzeit zur Verfügung steht.
Signaltechnik bei Klemmen mit Timestamp (Zeitauflösung 64 Bit)– extrem präzise Zeitmessung für digitale Einzel-
Ereignisse je Zyklus: Auflösung 1 ns, interne Abtastung 10 ns, Genauigkeit durch Distributed-Clocks << 1 µs (+ Eingangsverzögerung)
– exakte Zeitmessung von positiven und negativen Flanken dezentraler digitaler Eingänge
– exaktes Timing dezentraler Ausgangssignale, unabhängig vom Steuerungszyklus
– absolute Distributed-Clocks-Zeit mit 64-Bit-Auflösung, einfaches Zeithandling über > 580 Jahre
Signaltechnik bei Klemmen mit Multi-Timestamp (Zeitauflösung 32 Bit)– präzise Zeitmessung von bis zu 32 Ereignissen
je Zyklus: Auflösung 1 ns, interne Abtastung < 10 bis 40 µs abhängig von der Konfiguration
– exakte Zeitmessung von positiven und negativen Flanken dezentraler digitaler Eingänge
– exaktes Timing dezentraler Ausgangssignale, unabhängig vom Steuerungszyklus
– Distributed-Clocks-Zeit mit 32-Bit-Auflösung, ausreichend für Aktionen in einem Zeitbereich von ±4 Sekunden
Distributed-Clocks– dezentrale absolute Systemsynchronisation
für CPU, I/O und Antriebsgeräte– interne Abtastung 10 ns– Genauigkeit Distributed-Clocks << 1 µs
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Unterlagerte Spezialsteuerung (eingeschränktes Prozessabbild)
Schnelle Zentralsteuerung (vollständiges Prozessabbild)
Oversampling
Normalerweise werden Prozessdaten genau einmal pro Kommunika-tionszyklus übertragen. Dadurch ist im Umkehrschluss die zeitliche Auflösung eines Prozessdatums direkt von der Kommunikationszyklus-zeit abhängig. Höhere zeitliche Auflösungen sind nur durch Verrin-gerung der Zykluszeit möglich – was natürlich praktischen Grenzen unterliegt.
Oversampling-Data-Types ermöglichen die mehrfache Abtastung eines Prozessdatums innerhalb eines Kommunikationszyklus und die anschließende (Eingänge) oder vorherige (Ausgänge) Übertragung aller Daten in einem Array. Der Oversampling-Faktor beschreibt dabei die Anzahl der Abtastungen innerhalb eines Kommunikationszyklus und ist daher ein Vielfaches von Eins. Abtastraten von 200 kHz sind ohne weiteres auch mit moderaten Kommunikationszykluszeiten möglich.
Das jeweilige Triggern der Abtastung in den I/O-Komponenten wird wiederum durch die lokale Uhr – bzw. die globale Systemzeit – gesteuert, was entsprechende zeitliche Beziehungen zwischen ver-teilten Signalen im gesamten Netzwerk ermöglicht.
Schnelle I/Os
Um sehr schnelle physikalische Reaktionen zu bekommen, sind in jedem Fall entsprechend kurze Steuerungszykluszeiten in der zugeord-neten Steuerung notwendig. Eine Reaktion kann erst dann erfolgen, wenn die Steuerung ein Ereignis erkannt und verarbeitet hat.
Der klassische Ansatz, um Zykluszeiten im Bereich von 100 µs zu erreichen, sind ausgelagerte Spezialsteuerungen, die über eigene, direkt angesteuerte I/Os verfügen. Dieser Ansatz hat klare Nachteile, da die ausgelagerte Steuerung nur über sehr beschränkte Informa-tionen des Gesamtsystems verfügt und daher keine übergeordneten Entscheidungen treffen kann. Eine Umparametrisierung – z. B. für neue Werkstücke – ist ebenfalls nur eingeschränkt möglich. Großer Nachteil ist aber auch die starre I/O-Konfiguration, die sich in der Regel nicht erweitern lässt.
Extrem schnelle I/O-Ansprechzeit– ab 85 µs– Deterministisch synchronisierte Konvertierung des
Eingangs- und Ausgangssignals führt zu geringerem Prozess-Timing-Jitter.
– Prozess-Timing-Jitter ist unabhängig von Kommuni- kations- und CPU-Jitter.
Signal Oversampling– mehrfache Signalkonvertierung in einem
Steuerungszyklus– harte Zeitsynchronisation durch Distributed-Clocks– für digitale Eingangs-/Ausgangssignale– für analoge Eingangs-/Ausgangssignale– Unterstützung für analoge I/O-EtherCAT-Klemmen
– Signalkonvertierung bis 100 kHz– Zeitauflösung bis 10 µs
– Unterstützung für digitale I/O-EtherCAT-Klemmen– bis 1 MHz– Zeitauflösung bis 1 µs
– Anwendung– schnelles Signal-Monitoring– schneller Signalgeneratorausgang– Signalabtastung unabhängig von Zykluszeit– schnelle Regelstrecken
Extrem kurze Zykluszeit der Steuerung– 100 µs (min. 12,5 µs)– neue Leistungsklasse für SPS-Anwendung:
Regelkreise mit 100 µs
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Kommunikationskomponente – EtherCAT voll ausgenutztEtherCAT bietet mit der hohen Kommuni- kationsgeschwindigkeit und der extrem hohen Nutzdatenrate die Grundvorausset-zung für XFC. Geschwindigkeit ist dabei aber nicht alles. Gerade die Möglichkeit, über den Bus mehrere unabhängige Prozessabbilder austauschen zu können, die, entsprechend der Steuerungsapplikation, auf ihm angeord-net sind, ermöglicht die parallele Nutzung von XFC und Standardsteuerungstechnik. Die zentrale Steuerung wird von zeitaufwen-digen Kopier- und Mappingaufgaben entlas-tet und kann die verfügbare Rechenleistung voll für die Steuerungsalgorithmen nutzen. Die verteilten Uhren von EtherCAT, die das zeitliche Rückgrat der XFC-Technologien bilden, sind ohne nennenswerten Mehr- aufwand in allen Kommunikationsteil-nehmern vorhanden.
Entscheidend für XFC ist aber auch die Möglichkeit, alle I/O-Komponenten direkt in die EtherCAT-Kommunikation mit einzu-binden, sodass vollständig auf unterlagerte Kommunikationssysteme (Sub-Bus) verzichtet werden kann. In vielen XFC-Klemmen ist der AD- oder DA-Konverter direkt am EtherCAT-Chip angeschlossen, sodass keine Zeitverluste auftreten.
Steuerungskomponente – Leistungsfähige Industrie-PCsZentrale Steuerungstechnik kann ihre Vorteile insbesondere dann ausspielen, wenn in der Zentrale schnellere und leistungsfähigere Steuerungsalgorithmen ablaufen können als in vielen verteilten Kleinsteuerungen.
Schnelle Multi-Core-Prozessoren bieten optimale Eigenschaften, um neben den Steuerungsaufgaben auch die Bedien-oberfläche der Maschine mit ablaufen zu lassen. Große Caches der modernen CPUs sind gerade für die XFC-Technologie optimal, da die schnellen Algorithmen im Cache ablaufen und daher noch einmal deutlich schneller abgearbeitet werden können.
Wichtig für die kurzen XFC-Zykluszeiten ist aber auch, dass die CPU nicht mit aufwen-digen Kopieraktionen der Prozessdaten belas-tet wird, wie sie bei klassischen Feldbussen mit ihren auf DPRAM basierenden Zentral-karten verursacht werden. Die Prozessdaten-kommunikation bei EtherCAT kann vollstän-
Zur Umsetzung der beschriebenen XFC-Technologien bedarf es einer durchgängigen Unterstützung in allen an der Steuerung beteiligten Hard- und Softwarekomponenten. Hierzu gehören, neben der schnellen, deter-ministischen Kommunikation, sowohl die I/O- als auch die Steuerungshardware. Einen entscheidenden Anteil an XFC besitzen die Softwarekomponenten, die, neben der schnel-len Abarbeitung der Steuerungsalgorithmen, vor allem eine optimierte Konfiguration des Gesamtsystems vornehmen.
Beckhoff bietet für die XFC-Technologie eine entsprechende Produktpalette die vor-rangig auf vier Säulen basiert: EtherCAT als Feldbus, EtherCAT-Klemmen als I/O-System, IPCs als Hardwareplattform und TwinCAT als überlagerte Software. Alle Komponenten haben gemeinsam, dass sie auf offenen Standards basieren. Damit ist jeder Ingenieur oder Programmierer in der Lage, basierend auf Standard-Komponenten – also ohne spezielle Hardwarebaugruppen – extrem schnelle und leistungsfähige Steuerungs-lösungen zu erstellen.
I/O-Komponenten mit XFC-TechnologieBereits die Standard-EtherCAT-Klemmen unterstützen die XFC-Technologie voll und ganz. Synchronisierung der I/O-Wandlung mit der Kommunikation oder – noch genauer – mit den Distributed-Clocks ist bei EtherCAT bereits Standard und wird von den entspre-chenden Klemmen unterstützt.
XFC-Klemmen bieten aber darüber hinaus noch spezielle Eigenschaften, die sie für besonders schnelle oder besonders genaue Einsatzfälle prädestinieren:– digitale EtherCAT-Klemmen mit
extrem kurzen TON/TOFF-Zeiten oder analoge Klemmen mit besonders kurzen Wandlungszeiten
– EtherCAT-Klemmen und EtherCAT-Box-Module mit Timestamp/Multi-Timestamp latchen die exakte Systemzeit, an der digitale oder analoge Ereignisse auf-treten. Ebenso kann die Ausgabe von digitalen oder analogen Werten zu exakt vorher bestimmten Zeiten durchgeführt werden.
– Klemmen mit Oversampling ermöglichen eine deutlich höher aufgelöste Istwert-erfassung oder Sollwertausgabe als die Kommunikationszykluszeit.
dig vom integrierten Ethernet-Controller (NIC mit Bus-Master-DMA) durchgeführt werden.
Softwarekomponente – TwinCAT-AutomatisierungssuiteTwinCAT als leistungsfähige Automatisie-rungssuite unterstützt die XFC-Technolo-gien vollständig. Gleichzeitig bleiben alle bekannten Eigenschaften erhalten. Die Echt- zeitrealisierung von TwinCAT unterstützt unterschiedliche Tasks mit verschiedenen Zykluszeiten. Auf modernen Industrie-PCs sind Zykluszeiten von 100 µs und auch da-runter problemlos erzielbar. Hierbei können mehrere – auch unterschiedliche – Feldbusse gemischt werden; entsprechend der Fähig-keiten der Feldbusse wird eine optimale Be-rechnung der entsprechenden Zuordnungen und Kommunikationszyklen durchgeführt. Die EtherCAT-Implementation in TwinCAT nutzt dabei das Kommunikationssystem voll aus, erlaubt mehrere unabhängige Zeitebenen zu nutzen und verwendet die Distributed-Clocks. Gerade die unterschiedlichen Zeit-ebenen erlauben eine Koexistenz von XFC und normalen Steuerungstasks im selben System, ohne dass die XFC-Anforderungen zum „Flaschenhals“ werden.
Speziell für XFC besteht die Möglichkeit, Eingänge in unabhängigen Kommunikations-aufrufen einzulesen und direkt nach der Berechnung die Ausgänge zu verschicken. Aufgrund der Geschwindigkeit von EtherCAT werden „kurz“ vor Beginn der Steuerungs-tasks die Eingänge frisch eingelesen, bearbei- tet und anschließend sofort mit einem zwei- ten Feldbuszyklus an die Ausgänge verteilt. Dadurch werden Reaktionszeiten erreicht, die teilweise unterhalb der Zykluszeit liegen.
Spezielle Erweiterungen in TwinCAT erleichtern zudem den Umgang der XFC-Datentypen (Timestamp und Oversampling). SPS-Bausteine erlauben die einfache Ana-lyse und Berechnung der Zeitstempel. Das TwinCAT-Scope kann die per Oversampling erfassten Daten entsprechend dem zugeord-neten Oversampling-Faktor darstellen und ermöglicht genaueste Analysen der Daten.
XFC-Komponenten
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Industrie-PC
TwinCAT
EtherCAT-Klemmen
EtherCAT Box
Schnelle I/Os
Durch schnelle I/Os werden Verzögerungen in der Hardware vernachlässigbar.
Oversampling
Oversampling bietet durch die mehrfache Signalabtastung eine Verfeinerung der zeitlichen Auflösung eines Signals.
EtherCAT
EtherCAT bietet als extrem schnelle Kommunikations-technik die Basis für XFC.
Industrie-PC
Leistungsfähige Industrie-PCs bieten eine hohe Rechen-leistung für kurze XFC-Zyklus-zeiten.
TwinCAT
Die Automatisierungssuite TwinCAT unterstützt die XFC-Technologie mit Echtzeit-realisierung und mit Erweite-rungen für die XFC-Funktionen Oversampling, Timestamp, Distributed-Clocks.
Timestamp
Mit Timestamp-Ein-/-Ausgangs-modulen kann eine zeitäquidis-tante Reaktion realisiert werden.
EtherCAT- Servoverstärker
Antriebstechnik
Die flexible Antriebs-schnitt stelle mit kurzen Zykluszeiten ermöglicht hochdynamische, streng synchrone und achsüber-greifende Regelungs-prozesse.
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Digital-I/O-Interface
16-Bit-µC- Interface
Debug-Interfaces
PIC-Sample- Application
EtherCAT-Briefmarke
PDI- Wahlschalter
SPI
EtherCAT-Evaluation-Kit
u www.beckhoff.de/EtherCAT-Entwicklungsprodukte
EtherCAT | Entwicklungsprodukte
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Technische Daten ET1100 ET1200
Anzahl EtherCAT-Ports 4 (max. 4 x MII) 3 (max. 1 x MII)
FMMUs 8 3
SYNC-Manager 8 4
DPRAM 8 kByte 1 kByte
Distributed-Clocks ja (64 Bit) ja (64 Bit)
Prozessdaten-Interfaces 32-Bit-Digital-I/O
SPI
8/16-Bit-µC
16-Bit-Digital-I/O
SPI
–
Gehäuse BGA128, 10 x 10 mm QFN48, 7 x 7 mm
Weitere Informationen www.beckhoff.de/ET1100 www.beckhoff.de/ET1200
Die EtherCAT-ASICs ET1100 und ET1200 bieten eine kostengünstige und kompakte Lösung zur Realisierung eines EtherCAT-Slaves. Sie bearbeiten das EtherCAT-Protokoll in der Hardware und garantieren so die hohe Performance und Echt-zeitfähigkeit, unabhängig von evtl. nachgeschalteten Slave-Microcontrollern und der darauf implementierten Software. Die EtherCAT-ASICs ermöglichen über ihre drei Prozessdaten-interfaces – Digital-I/O, SPI und 8/16 Bit µC (nicht bei ET1200) – sowohl die Realisierung ein-facher Digital-Module ohne Microcontroller als auch die Entwicklung intelligenter Geräte
mit eigenem Prozessor. Beide ASICs verfügen über Distributed-Clocks, die die hochpräzise Synchronisation (<< 1 µs) der EtherCAT-Slaves ermöglichen. Die Versorgungsspannung beträgt 3,3 V oder 5 V; die Core-Spannung von 2,5 V wird durch den integrierten Längsregler erzeugt oder kann alternativ direkt eingespeist werden. Der ET1100 ist als universelle Lösung für alle Arten von EtherCAT-Geräten geeignet; der ET1200 ist optimiert für modulare Geräte, die E-Bus/LVDS (Low Voltage Differential Signalling) als interne Schnittstelle nutzen. Beide ASICs benötigen durch ihre extrem kompakte Bauform und
die geringe Anzahl extern notwendiger Bauteile nur minimalen Platz auf der Platine.
Das ET1100-ASIC-Gehäuse (BGA128) ist 10 x 10 mm klein. Der Chip kann bis zu vier EtherCAT-Ports unterstützen. Die 8 kByte internen Speichers (DPRAM) für den Zugriff auf Pro- zess- und Parameterdaten wer-den wahlweise via parallelem oder seriellem Datenbus ange-sprochen. Alternativ können die ASICs auch ohne Controller eingesetzt werden: Bis zu 32 digitale Signale lassen sich dann direkt anschließen.
Das ET1200-ASIC ist die „kleine“ Variante des ET1100; in seinem QFN48-Gehäuse
von 7 x 7 mm ist der Chip noch kompakter. 16 digitale I/O-Schnittstellen und die Hard-ware für die Distributed-Clocks zur hochpräzisen Synchronisie-rung sind an Bord. Das 1 kByte große, interne DPRAM wird über ein 20 MBit/s schnelles serielles Interface adressiert. Das „kleine ASIC“ stellt bis zu drei EtherCAT-Ports bereit, von denen max. einer als MII für den Anschluss eines Standard-PHYs genutzt werden kann. Die anderen Ports werden für LVDS genutzt, was den ET1200 zur richtigen Wahl für modulare Geräte macht, die LVDS als interne Busphysik nutzen.
ET1100, ET1200 | EtherCAT-ASICs
ET1100, ET1200
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
ET181x
Konfigurierbare Features ET1810, ET1811, ET1812
PHY-Interface 1…3 Ports MII, 1…3 Ports RGMII oder 1…2 Ports RMII
FMMUs 0…8
SYNC-Manager 0…8
DPRAM 0…60 kB
Distributed-Clocks 0…2 SYNC-Outputs, 0…2 Latch-Inputs (32/64 Bit)
Prozessdaten-Interfaces 32-Bit-Digital-I/O, SPI, 8/16 Bit asynchrones µC-Interface, Avalon-Interface, AMBA-AXI3-Interface, 64 Bit General-Purpose-I/O
Weitere Informationen www.beckhoff.de/ET1810
Bestellangaben
Einzelplatz-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (node-locked)
ET1810 Einzelplatz-Lizenz zur Nutzung des EtherCAT-IP-Cores auf einem Arbeitsplatz.
Die Lizenz beinhaltet Wartung und Updates für 1 Jahr.
ET1810-0010 Erweiterung der Einzelplatz-Altera-Lizenz (ET1810) um einen weiteren Arbeitsplatz
ET1810-0020 Wartungsverlängerung der Einzelplatz-Lizenz (ET1810) um ein Jahr
Stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked)
ET1811 Basislizenz für die stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked) zur Nutzung des frei konfigurierbaren
EtherCAT-IP-Cores für einen Arbeitsplatz. Target-Hardware: ausgewählte Altera®-Devices
ET1811-1000 Lizenzgebühr für 1000 Geräte, ET1811 erforderlich
ET1811-0020 Wartungsverlängerung um 1 Jahr, ET1811 erforderlich
ET1811-0030 Systemintegrator-OEM-Lizenz
Netzwerk-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (floating)
ET1812 Netzwerk-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (floating) für Altera-FPGAs
ET1812-0010 Erweiterung der Netzwerk-Lizenz (ET1812) um einen weiteren Arbeitsplatz
ET1812-0020 Wartungsverlängerung der Netzwerk-Lizenz (ET1812) um ein Jahr
Der EtherCAT-IP-Core ermöglicht es, auf einem FPGA (Field Pro- grammable Gate Array – d. h. ein integrierter Schaltkreis, der programmierbare logische Kom- ponenten enthält) sowohl die EtherCAT-Kommunikationsfunk-tion als auch anwendungsspezi- fische Funktionen zu implemen-tieren. Die EtherCAT-Funktiona-lität ist dabei frei konfigurierbar. Der IP-Core kann mit eigenen FPGA-Designs kombiniert oder in System-on-Chips (SoCs) mit Softcore-Prozessoren oder Hard- Prozessorsystemen über Avalon®- oder AMBA®-AXI™-Schnittstel-len integriert werden. Die physi- kalischen Schnittstellen sowie interne Funktionen, wie die Anzahl der FMMUs und SYNC-Manager, die Größe des DPRAMs usw., sind einstellbar. Das Pro-zessdaten-Interface (PDI) und die Distributed-Clocks sind ebenfalls konfigurierbar. Die Funktionen
sind kompatibel zur EtherCAT-Spezifikation und zu den EtherCAT-ASICs (ET1100, ET1200).
Die stückzahlbasierten Lizenzen ET1811 bieten insbe-sondere Herstellern von kleinen Stückzahlen und Entwicklungs-dienstleistern die Möglichkeit, mit geringeren Anfangsinvesti- tionen in die EtherCAT-Entwick-lung einzusteigen. Für die Ent-wicklung eines EtherCAT-Gerä- tes ist einmalig die Basislizenz ET1811 und die Lizenzgebühren für 1000 Geräte ET1811-1000 erforderlich. Die Lizenzgebühren für 1000 Geräte sind jeweils im Voraus zu entrichten.
Entwicklungsdienstleister benötigen für sich lediglich die Basislizenz, ET1811; für jede Kundenimplementierung wird die Systemintegrator-OEM-Lizenz, ET1811-0030, benötigt. Die Stückzahllizenz (ET1811-1000) erwirbt der Endkunde.
ET1810, ET1811, ET1812 | EtherCAT-IP-Core für Altera®-FPGAs
Evaluierungs-Lizenz (Open Core Plus IP)
Vollständige, befristete Version verfügbar. u www.beckhoff.de/ET1810
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
ET1815, ET1816
Bestellangaben
Einzelplatz-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (node-locked)
ET1815 Einzelplatz-Lizenz zur Nutzung des EtherCAT-IP-Cores auf einem Arbeitsplatz.
Die Lizenz beinhaltet Wartung und Updates für 1 Jahr.
ET1815-0010 Erweiterung der Einzelplatz-Xilinx-Lizenz (ET1815) um einen weiteren Arbeitsplatz
ET1815-0020 Wartungsverlängerung der Einzelplatz-Lizenz (ET1815) um ein Jahr
Stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked)
ET1816 Basislizenz für die stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked) zur Nutzung des frei konfigurierbaren
EtherCAT-IP-Cores für einen Arbeitsplatz. Target-Hardware: ausgewählte Xilinx-Devices
ET1816-1000 Lizenzgebühr für 1000 Geräte, ET1816 erforderlich
ET1816-0020 Wartungsverlängerung um 1 Jahr, ET1816 erforderlich
ET1811-0030 Systemintegrator-OEM-Lizenz
Der EtherCAT-IP-Core ermöglicht es, auf einem FPGA (Field Pro-grammable Gate Array – d. h. ein integrierter Schaltkreis, der programmierbare logische Kom- ponenten enthält) sowohl die EtherCAT-Kommunikationsfunk-tion als auch anwendungsspezi- fische Funktionen zu implemen-tieren. Die EtherCAT-Funktiona-lität ist dabei frei konfigurierbar. Der IP-Core kann mit eigenen FPGA-Designs kombiniert oder in System-on-Chips (SoCs) mit Softcore-Prozessoren oder Hard-Prozessorsystemen über AMBA®-AXI™-Schnittstellen integriert werden. Die physikalischen Schnittstellen sowie interne Funktionen, wie die Anzahl der FMMUs und SYNC-Manager, die Größe des DPRAMs usw., sind einstellbar. Das Prozess-daten-Interface (PDI) und die Distributed-Clocks sind ebenfalls konfigurierbar. Die Funktionen
sind kompatibel zur EtherCAT-Spezifikation und zu den EtherCAT-ASICs (ET1100, ET1200).
Die stückzahlbasierten Lizenzen ET1816 bieten insbe-sondere Herstellern von kleinen Stückzahlen und Entwicklungs-dienstleistern die Möglichkeit, mit geringeren Anfangsinvesti-tionen in die EtherCAT-Entwick-lung einzusteigen. Für die Ent- wicklung eines EtherCAT-Gerä- tes ist die einmalig Basislizenz ET1816 und die Lizenzgebühren für 1000 Geräte ET1816-1000 erforderlich. Die Lizenzgebühren für 1000 Geräte sind jeweils im Voraus zu entrichten.
Entwicklungsdienstleister benötigen für sich lediglich die Basislizenz, ET1816; für jede Kundenimplementierung wird die Systemintegrator-OEM-Lizenz, ET1811-0030, benötigt. Die Stückzahllizenz (ET1816-1000) erwirbt der Endkunde.
ET1815, ET1816 | EtherCAT-IP-Core für Xilinx®-FPGAs
Konfigurierbare Features ET1815, ET1816
PHY-Interface 1…3 Ports MII, 1…3 Ports RGMII oder 1…2 Ports RMII
FMMUs 0…8
SYNC-Manager 0…8
DPRAM 0…60 kB
Distributed-Clocks 0…2 SYNC-Outputs, 0…2 Latch-Inputs (32/64 Bit)
Prozessdaten-Interfaces 32-Bit-Digital-I/O, SPI, 8/16 Bit asynchrones µC-Interface, AMBA-AXI4/AXI4-LITE-Interface, 64 Bit General-Purpose-I/O
Weitere Informationen www.beckhoff.de/ET1815
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Das Evaluation-Kit dient als Plattform für die Entwicklung von EtherCAT-Slaves. Die mit dem Kit gelieferte Briefmarke realisiert dabei die komplette EtherCAT-Anschaltung mit dem ASIC ET1100. Alle Prozess-dateninterfaces (PDI) der Digital-I/O, SPI und des asynchronen
µControllers sind auf Stift- leisten geführt und können per PDI-Wahlschalter ausge-wählt werden. Die SPI-Schnitt-stelle lässt sich wahlweise mit einem auf dem Kit vorhandenen PIC-Microcontroller verbinden oder direkt auf die Stiftleiste legen. Ein Programmier- und
Debugging-Interface für den Controller ist ebenfalls vorhan-den. Die EL9820 kann somit auch als Plattform für den EtherCAT Slave Stack Code ET9300 verwendet werden, der mit den Evaluation-Kits geliefert wird.
EL9820 | EtherCAT-Evaluation-Kit
Technische Daten EL9820
Evaluation-Kit Basisplatine
EtherCAT Slave Controller ASIC ET1100
EtherCAT-Briefmarke FB1111-0142 mit ASIC ET1100
Software EtherCAT Slave Stack Code ET9300
Zubehör Kabel, Dokumentation
Workshop als TR8100 optional zu bestellen
Weitere Informationen www.beckhoff.de/EL9820
EL9820
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Die EtherCAT-Briefmarke FB1111 bietet eine komplette EtherCAT-Anschaltung auf Basis des EtherCAT-ASICs ET1100. Alle FB1111-Variante haben
den gleichen Formfaktor und können mit dem EtherCAT-Evalu-ation-Kit verwendet werden. Sie sind als EtherCAT-Schnittstellen in Geräte integrierbar.
FB1111 | EtherCAT-Briefmarke
FB1111
u www.beckhoff.de/FB1111
Bestellangaben
FB1111-0140 EtherCAT-Briefmarke mit ET1100 und µC-Interface; kann als EtherCAT-Interface in Geräte integriert werden.
FB1111-0141 EtherCAT-Briefmarke mit ET1100 und SPI-Interface; kann als EtherCAT-Interface in Geräte integriert werden.
FB1111-0142 EtherCAT-Briefmarke mit ET1100 und Digital-I/O-Interface; kann als EtherCAT-Interface in Geräte integriert werden;
ist Bestandteil des Evaluation-Kits EL9820.
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Bestellangaben
FB1311-0140 EtherCAT-P-Briefmarke mit ET1100 und µC-Interface
FB1311-0141 EtherCAT-P-Briefmarke mit ET1100 und SP-Interface
FB1311-0142 EtherCAT-P-Briefmarke mit ET1100 und Digital-I/O-Interface
Mit der Briefmarke FB1311 kann das Evaluation-Kit EL9820 nun als vollständiger EtherCAT-P-Slave (Powered Device) genutzt werden. Die Briefmarke FB1311 bietet eine komplette EtherCAT-P-
Anschaltung auf Basis des EtherCAT-ASICs ET1100. US wird zur Versorgung des Evaluation-Boards genutzt und steht zusätzlich noch für Eingangsschaltungen und
Sensorversorgungen zur Verfü-gung. UP kann zur Versorgung von galvanisch getrennten Aktor-Versorgungen genutzt werden.
FB1311 | EtherCAT-P-Briefmarke
FB1311
u www.beckhoff.de/FB1311
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
u www.beckhoff.de/ZS7002-9990
ZS7002-9990
Bestellangaben
ZS7002-9990 EtherCAT-P-M8-Flansch-Sample-Box
Inhalt
ZS7002-0001 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gerade, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
12,5 mm, mit Kontermutter
ZS7002-0002 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gerade, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt/Kontaktträger mit Gehäuse verklebt,
IP 67, EtherCAT-P-kodiert, 6,0 mm, mit Kontermutter
ZS7002-0003 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gerade, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
6,0 mm, mit Kontermutter
ZS7002-0004 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gerade, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
10,0 mm, mit Kontermutter
ZS7002-0005 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gewinkelt, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
8,2 mm, mit Kontermutter
ZS7002-0006 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gewinkelt, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
12,2 mm, mit Kontermutter
ZS7002-0007 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gerade, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
9,0 mm
ZS7002-0008 EtherCAT-P-Flansch, M8, Buchse, gerade, 4-polig, Hinterwandmontage, Printkontakt, IP 67, EtherCAT-P-kodiert,
13,0 mm
ZS7002-1001 M8-Kontaktträger, gerade, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0003, ZS7002-0004, ZS7002-0007 und ZS7002-0008
ZS7002-1002 M8-Kontaktträger, gewinkelt, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0005 und ZS7002-0006
ZS7002-2001 M10-Kontermutter, EtherCAT-P-kodiert, Sechskant
ZS7002-2002 M12-Kontermutter, EtherCAT-P-kodiert, Sechskant
ZS7002-2003 M8-Gehäuse, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0003
ZS7002-2004 M8-Gehäuse, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0004
ZS7002-2005 M8-Gehäuse, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0005
ZS7002-2006 M8-Gehäuse, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0006
ZS7002-2007 M8-Gehäuse, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0007
ZS7002-2008 M8-Gehäuse, EtherCAT-P-kodiert für ZS7002-0008
Die EtherCAT-P-M8-Flansch-Sample-Box besteht aus verschiedenen Flanschen, Gehäusen, Kontaktträgern und Kontermuttern.
ZS7002-9990 | EtherCAT-P-M8-Flansch-Sample-Box
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Technische Daten ET2000
Anzahl Ports/Kanäle 8/4
Uplink-Port 1 GBit/s
Durchlaufverzögerung ca. 1 µs
Auflösung Timestamp 1 ns (Kanal 0/1)
Software-Interface WinPcap
Übertragungsraten Probe-Ports: 100 MBit/s, Uplink-Port: 1 GBit/s
Hardwarediagnose Link/Activity-LED je Kanal, 1 Power-LED
Spannungsversorgung 24 (18…30) V DC, 500 mA, 3-polige Anschlussklemme (+, -, PE)
Abmessungen (B x H x T) ca. 100 mm x 150 mm x 40 mm
Betriebstemperatur 0…+55 °C
Weitere Informationen www.beckhoff.de/ET2000
Die Multichannel-Probe ET2000 von Beckhoff ist eine vielseitige Hardware zur Analyse aller Industrial-Ethernet-Lösungen. Mit acht Ports ermöglicht dieses Gerät das unbegrenzte, zeitlich korrelierte Mitschneiden von bis zu vier unabhängigen Kanälen bei einer Geschwindigkeit von 100 MBit/s. Hierbei werden alle Echtzeit-Ethernet-Standards, wie z. B. EtherCAT, PROFINET etc., sowie herkömmliche Office-Ethernet-Netzwerke unterstützt.
Durch ihre kompakte und robuste Bauform ist die ET2000 nicht nur für den Vor-Ort-Einsatz an Maschinen, sondern auch für den Einsatz im Labor bestens geeignet. Mit den vier Kanälen können sowohl getrennte Netz-werke als auch verschiedene Stellen im gleichen Netzwerk mitgeschnitten und analysiert werden. Alle durchlaufenden Frames – in Hin- und Rückrich-tung – werden in der Probe- Hardware mit einem hoch-
genauen Zeitstempel versehen und an den GBit-Uplink-Port kopiert. Durch die hohe Auf-lösung des Zeitstempels von 1 ns kann eine sehr genaue Timing-Analyse der angeschlossenen Netzwerksegmente erfolgen. Die ET2000-Probe ist für die ange- schlossenen Busse transparent. Dank der sehr geringen Durch-laufverzögerung wird das System so gut wie nicht beeinflusst.
Das Gerät kann PC-seitig an beliebige GBit-Ethernet-
Schnittstellen angeschlossen werden. Durch ein Plug-in für den frei verfügbaren Netzwerk-monitor Wireshark können die Mitschnitte und hochgenauen Zeitstempel mit diesem Netz-werkmonitor analysiert werden.
ET2000 | Industrial-Ethernet-Multichannel-Probe
ET2000
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Safety-over-EtherCAT
Zur Realisierung einer sicheren Datenübertragung für EtherCAT ist das Protokoll Safety-over-EtherCAT offen gelegt. Das Pro-tokoll hält die Anforderungen der IEC 61508 bis zum Safety-Integrity-Level (SIL) 3 und der IEC 61784-3 ein; dies wurde vom TÜV bestätigt.
EtherCAT wird als einkana-liges Kommunikationssystem genutzt; das Transportmedium wird dabei als „Black Channel“ betrachtet und nicht in die Sicher- heitsbetrachtung einbezogen.
Damit ist das Protokoll auch geeignet, über andere Kommuni-kationssysteme, Backplanes oder WLAN übertragen zu werden. Der zyklische Austausch der sicheren Daten zwischen einem Safety-over-EtherCAT-Master und einem Safety-over-EtherCAT-Slave wird als Connection bezeich- net, die über einen Watchdog-Timer überwacht wird.
Die Lizenz zur Implementie-rung der Safety-over-EtherCAT-Master- und -Slave-Technologie in einem Gerät ist kostenlos.
Safety-over-EtherCAT
u www.beckhoff.de/ET9402
Bestellangaben
ET9402 Conformance-Test-Tool für Safety-over-EtherCAT
– beinhaltet ein vollständiges Test-Set, um die Konformität von FSoE-Slave-Geräten zu testen
– Das Test-Set ist vom TÜV anerkannt.
– Eine gültige Lizenz der ET9400 ist Voraussetzung für den FSoE CCT.
Das FSoE-Conformance-Test-Tool (FSoE CTT) ermöglicht den In-House-Test von Safety-over-EtherCAT-(FSoE)-Slave-Geräten mit EtherCAT-Interface. Die Ver- wendung des ET9402-Tools während der Entwicklung von Safety-over-EtherCAT-Geräten hilft dabei, die Konformität sicher-
zustellen und das Gerät auf den offiziellen, unabhängigen FSoE-Conformance-Test in einem von der EtherCAT Technology Group (ETG) akkreditierten EtherCAT-Test-Center (ETC) vorzubereiten.
Das Tool basiert auf dem EtherCAT-Conformance-Test-Tool (ET9400) mit Erweiterungen in
Bezug auf die Safety-over- EtherCAT-Funktionalität. Eine gültige Lizenz der ET9400 ist Voraussetzung für den FSoE CCT.
Der Test beinhaltet ein voll-ständiges Test-Set, um die Kon-formität von FSoE-Slave-Geräten zu testen. Das Test-Set ist vom TÜV anerkannt. Gemäß der ETG-
Conformance-Test-Richtlinie für Safety-over-EtherCAT muss jeder Hersteller von EtherCAT-Geräten mit Safety-over-EtherCAT die Kon-formität der Safety-over-EtherCAT-Implementierung mit der aktuellen Version des FSoE-Tests und den dafür benötigten FSoE-Confor-mance-Test-Tools nachweisen.
ET9402 | Conformance-Test-Tool für Safety-over-EtherCAT
Technische Änderungen vorbehalten
67
Ethe
rCAT
Bestellangaben
ET9000 Lizenz zur Nutzung des EtherCAT-Konfigurators
Bestellangaben
ET9200 Lizenz zur Nutzung des EtherCAT Master Sample Codes
ET9000 | EtherCAT-Konfigurator
Durch die klare Definition der Schnittstellen in der EtherCAT-Spezifikation kann ein EtherCAT-Master entwickelt werden, ohne gleichzeitig einen Konfigurator entwickeln zu müssen. Der EtherCAT-Kon-
figurator richtet sich an EtherCAT-Master-Entwickler, die ihn nutzen oder auch in ihr Softwarepaket einbinden und vertreiben wollen.
Die Windows-Software zur Konfiguration eines EtherCAT-Netzwerks umfasst einen Kon-figurator zum:– Einlesen von XML-Geräte-
beschreibungen (ESI)– Erzeugen von XML-Kon-
figurationsbeschreibungen (ENI)
Eigenschaften– Online-Features
– Scannen von EtherCAT-Netzwerken
– Diagnose– Free-run-Online-
Betrieb zur Erst- inbetriebnahme
– Topologiedarstellung– Automation-Interface-Soft-
wareschnittstelle startet den Konfigurator als COM-Server.– COM-Interface– XML-Interface zum
Parameteraustausch
zwischen Client und Server
– Safety-Konfiguration, Safety-PLC EL69xx (Safety-over-EtherCAT)
– inklusive eingebettetem grafischen User-Interface
– EXE-Datei, lauffähig unter Windows XP, Vista und Windows 7 (32 Bit)
Der EtherCAT-Konfigurator ist nicht erforderlich, wenn die TwinCAT-Software von Beckhoff verwendet wird.
ET9200 | EtherCAT Master Sample Code
Der EtherCAT Master Sample Code ist eine Windows-Appli-kation im Anwendermodus, die die Implementierung des EtherCAT-Masters demonstriert. Der Workshop für EtherCAT-Master-Entwickler TR8200 nutzt ET9200 als Kursbasis.
Eigenschaften– Boot-up und Konfiguration– Einlesen von XML-Konfigura-
tionsbeschreibungen– Senden und Empfangen
von „Raw“-EtherCAT-Frames zu/von einem Netzwerk-adapter
– Management der EtherCAT-Slave-States
– Senden der Initialisie- rungskommandos, die für die verschiedenen Status-wechsel zum Slavegerät definiert sind
– Mailbox-Kommunikation
– CoE (CAN Application protocol over EtherCAT)
– SoE (Servodrive Profile over EtherCAT)
– EoE (Ethernet over EtherCAT)
– FoE (File Access over EtherCAT)
– AoE (ADS over EtherCAT)
– integrierte virtuelle Switch-funktionalität
– zyklische Prozessdaten-kommunikation
– Distributed-Clocks State-Machine
Die Software wird als Quellcode versendet und kann an die Hardware-Umgebung angepasst (Ethernet-Controller) und in eine Echtzeitumgebung integriert werden.
ET9x00
u www.beckhoff.de/ET9000
u www.beckhoff.de/ET9200
ET9000, ET9200, ET9300 | EtherCAT-Entwicklungssoftware
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT
Bestellangaben
ET9400 EtherCAT-Conformance-Test-Tool, Lizenz zur Nutzung für 1 Jahr
ET9400 | EtherCAT-Conformance-Test-Tool
ET9x00
Bestellangaben
ET9300 Lizenz zur Nutzung des EtherCAT Slave Stack Codes
(kostenloser Download von der Beckhoff-Webseite über den Mitgliederbereich der EtherCAT-Technology-Group-Webseite)
ET9300 | EtherCAT Slave Stack Code
Der EtherCAT Slave Stack Code (SSC) ist ein in ANSI C geschrie-bener Code. Seine modulare und einfache Struktur ermöglicht den schnellen Einstieg in die Slave-Entwicklung.
Mit dem SSC lässt sich eine Vielzahl an EtherCAT-Slaves, von den I/Os bis zu den Antrieben rea-lisieren. Aufgrund einer definierten Hardware-Zugriffsschicht und der Berücksichtigung unterschiedlicher Controller-Architekturen lässt sich der Stack leicht auf verschiedene Plattformen adaptieren.
Der seit 2004 verfügbare und in Zusammenarbeit mit der EtherCAT Technology Group ständig weiter entwickelte SSC gilt gewissermaßen als Referenz
für eine Slave-Implementierung. Besonderes Augenmerk wurde auf die Konformität zur Proto-kollspezifikation gelegt.
Das mitgelieferte Slave-Stack-Code-Tool bietet die Möglichkeit, einen an die eige-nen Bedürfnisse angepassten Slave-Stack-Code, Geräte-beschreibungsdateien (ESI) sowie individuelle Source-Code-Dokumentationen zu erstellen.
Funktionsumfang (Auszug)– ESM (EtherCAT State
Machine)– Mailboxprotokolle:
– CoE (CAN Application Protocol over EtherCAT)
– AoE (ADS over EtherCAT)
– EoE (Ethernet over EtherCAT)
– FoE (File Transfer over EtherCAT)
– Vorbereitung für SoE (Servodrive Profile over EtherCAT)
– Vorbereitung für Boot-loader-Unterstützung
– verschiedene Synchronisie-rungen (z. B. DC), inklusive Sync-Watchdog
– Beispielimplementierung des CiA402-Antriebsprofils nach ETG.6010-Spezifikation
Analog & digital I/OCiA402Sample application
Process data interface: serial/parallelPlatform: little-endian/big-endian/8, 16, 32 bit
AoE CoE SoE EoE FoE
MailboxProcessdata
Statemachine
(DC)Sync
EtherCAT Slave Controller
Das Conformance-Test-Tool (CTT) ermöglicht den In-House-Test von EtherCAT-Slave-Geräten. Die Ver-wendung des CTT unterstützt bei der EtherCAT-Geräteentwicklung, hilft die Konformität vor der Geräte- freigabe sicherzustellen und das Gerät auf den offiziellen, unabhän- gigen Conformance-Test in einem von der EtherCAT Technology Group akkreditierten EtherCAT-Test-Center (ETC) vorzubereiten.
Das CTT erleichtert die Ent- wicklungsarbeit durch viele hilf-
reiche Funktionalitäten. Fehler-suche und -behebung werden durch ausführliche Test-Log-Infor-mationen unterstützt. Das CTT unterstützt die Generierung unter-schiedlicher Gerätekonfiguratio-nen (z. B. Synchronisierungsmodi oder PDO-Konfigurationen) und deren automatisierte Tests. Tests können auch als Langzeittest und somit als Kommunikations-Stresstest ausgeführt werden. Jeder Test wird eindeutig iden-tifiziert, sodass die Telegramme in einer Netzwerkaufzeichnung zugeordnet werden können. Alle Testergebnisse können für die eigene Dokumentation in Excel oder CSV gespeichert werden.
Mit dem externen Echtzeit-Ethernet-Port-Multiplier CU2508
kann jeder Rechner auch für Echtzeit-Tests verwendet wer-den. Damit können EtherCAT-Geräte im DC-Mode automati-siert getestet werden.
Neben vielen komfortablen Gerätekonfigurationsfunktionen unterstützt das CTT einen Editor für das ESI als auch für den EEPROM-Inhalt (SII) und ermög-licht die Steuerung der Status-maschine.
Die mitgelieferten Tests prüfen unter anderem: – Konsistenz und Plausibilität
der Informationen aus CoE-Objektverzeichnis, SII und ESI
– Test der EtherCAT-Status-Maschine (ESM) und Expli-cit-Device-Identification-Methoden
– Mailboxkommunikation mit SoE und CoE
– Objektverzeichnis-Beschrei-bung für verschiedene Pro-file, einschließlich CiA402
– FSoE-Protokoll (mit vor-handener ET9204-Lizenz)
Systemvoraussetzungen: Standard-PC, Windows XP/ Windows 7/Windows 10 (32 oder 64 Bit), Netzwerkkarte (100 MBit/s, in Verbindung mit CU2508: 1000 MBit/s), ggf. CU2508.
Weitere Informationen und Download des CTT unter
www.ethercat.org (ETG- Mitgliedschaft notwendig).
u www.beckhoff.de/ET9300
u www.beckhoff.de/ET9400
Technische Änderungen vorbehalten
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Ethe
rCAT