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EtherCAT: Introduction

EtherCAT a été développé en 2003 par Beckhoff

EtherCAT est supporté par EtherCAT Technology Group (ETG), une organisation ouverte d’utilisateurs, mais très liée à Beckhoff

EtherCAT est une réseau Real Time Ethernet, du type Master/Slave, avec le temps de cycle court (<100µs)

Contrôleur Ethernet peut être standard pour le Master mais propriétaire pour le Slave (ASIC)

EtherCAT réutilise les profils d’application CANopen et Sercos (Drives , E/S ).

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EtherCAT est actuellement un réseau le plus rapide pour Factory Automation avec le temps cycle 100µs et la gigue (jitter) < 1 µs

• Caractéristiques principalesEtherCAT est l’Ethernet Industriel RT et utilise le trames standard IEEE 802.3 (100MBs, Full Duplex) EtherCAT assure une synchronisation précise grâce au mécanisme « Distributed clock »EtherCAT est facile à mettre en œuvre grâce à l’adressage automatique des nœuds

• Le câblage simple: 100Base-TXEtherCAT utilise les câbles et les connecteurs standard d’EthernetEtherCAT n’a pas besoin de switches (la topologie linéaire)

•Une topologie flexible Avec 2 ports EtherCAT sur chaque station et une transmission Full Duplex, il est possible de créer les structures linéaire (en anneau fermé)Les structures avec dérivations (Tree, star) sont possibles (avec une séparation des segments)

Mais:EtherCAT ce n’est pas une communication Ethernet TCP/IP standard,La communication TCP/IP doit se faire via EoE (Ethernet over EtherCAT, modules additionnels)

EtherCAT: Introduction (2)

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EtherCAT: TCP/IP : Ethernet over EtherCAT

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IPC

Virtual Ethernet Switch Functionality

• EtherCAT ce n’est pas une communication Ethernet TCP/IP standard,• La communication TCP/IP doit se faire via EoE (Ethernet over EtherCAT) soit via Master, soit via modules additionnels

•On ne peut pas connecté un PC directement à un Esclave (p.ex. avec CPX-FMT directement sur le port du CPX)•Le trafic TCP/IP doit être routé vers l’API ou un module spécialisé

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Safety over EtherCAT (FSoE)Le principe «Back Channel» : l’intégration de trames FSoE dans une télégramme « EtherCAT process data »Cette approche permet de créer des structures distribuées avec les E/S safety.

EtherCAT: FsoE

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•Synchronisation : Distributed clocks- Basée sur IEEE-1588- L’Esclave EtherCAT mesure le temps entre la trame entrante et sortante (timestamp)- Avec ce « timestamp », le Master peut déterminer le temps de propagation pour chaque esclave- Ce mécanisme assure une synchronisation précise < 1 µs.

EtherCAT: Distributed Clock

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"On-the-fly" data exchange

• Maître EtherCAT envoie un seule télégramme qui traverse toutes les stations Esclaves

• Chaque Esclave prend « à la volé » les données Output Data (OD) et met à cette place ses Input Data (Inp).

• Ensuite, le télégramme est envoyé vers la station suivante.

• La dernière stations Esclave dans l’anneau complète la trame et l’envoie vers le Maître via toutes les stations.

• L’échange OD/Inp, est faite en quelques nanosecondes par des circuits spécialisées (ASIC Ethercat)

• Cette méthode garantie le haut débit du réseau

EtherCAT: On-Fly Data exchange

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EtherCAT: Systèmes hôtes

L’autre système hôte populaire est:

Sysmac Automation Platform de OMRON.

Omron utilise aussi EtherCAT comme système de communication interne.

Omron est principalement présent sur le marché Asiatique.

Pour EtherCAT les systèmes hôtes sont:

Tous les API et contrôleurs Beckhoff

L’outil de configuration pour EtherCAT-Devices s’appelle TWINCAT.

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Festo CPX-FB37 : nouveau nœud EtherCAT

Fonctions:

Protocole Ethernet Industriel : EtherCAT

Interface Ethernet : 2 ports x M12 D-coded, 100MBit/s

Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld)

8 LEDs Diagnostic (CPX- et EtherCAT)

IP65/67

Fichier .ESI (EtherCAT Device Description) avec fonctionnalité MDP (Modular DeviceProfile)

WEVserver (seulement via EoE)

DIL-Switches pour l’adressage EtherCAT (adresse 1..255)

DIL-Switches pour activer/désactiver MDP

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EtherCAT: CPX-FB37 Modular Device Profile (MDP)

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Sans MDP, il faut mettre un seul élément où toutes les E/S sont déclarées

Avec MDP, chaque Module possède les champs séparés

Bénéfice de MDP

Configuration Modulaire de CPX – sa présentation dans TwinCAT correspond à sa configuration physique.

Les E/S sont « mappées » et leur affectation est plus fléxible

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EtherCAT: CPX-FB37 Modular Device Profile : les paramètres

Sans MDP ( le cas de CPX-FB38) Avec MDP (CPX-FB37)

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Bits et octets génériques, sans description

Tous les paramètres correspond au module déclaré

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EtherCAT: CPX-FB38 vs. CPX-FB37

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Features CPX-FB 38serie R06

CPX-FB38New serie R07 (AE169172)released

CPX-EtherCAT (FB37)New Serie R01 Planned Q1/2014

Hardware Infineon C161PI / ET1100 ASIC Infineon C161PI / ET1100 ASIC Freescale I.MX25 / XILINX Spartan 6

DIL switches no no yes

Fixed konfiguration yes yes yes

Diagnosis over CoE no yes yes

Parametrization over CoE no yes (20 modules) yes

Modular Device Profile no no yes

FoE (File over EC) no no yes

EoE (Ethernet over EC) no no yes

DC (Distributed Clocks) no no yes

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EtherCAT: Coexistence du CPX-FB38 et du CPX-FB37

Les 2 modules EtherCAT coexisteront. Le phase-out du CPX-FB38 n’est pas prévu.

Compatibilité:

Les connections sont différentes. “in” est au dessus, “out” est en bas du module.

Pour remplacer CPX-FB38 par le CPX-FB37, il faut désactiver MDP (DIL-Switch en position “fixed configuration”)

Si un CPX-FB37 avec MDP est remplacé par un CPX-FB38, il faut spécifier ceci dans le software de configuration. Le paramétrage précédent sera alors perdu!

Le prix suit les fonctionnalités! CPX-FB38: Price attractif, moins de fonctionsCPX-FB37: Prix plus élévé, plus de fonctions

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Remote I/O:

Beckhoff propôse des E/S déportées en IP20 et IP65/67.

Puisque Beckhoff utilise EtherCAT aussi comme le bus de communication, toute les fonctionnalités d’ EtherCAT sont très bien intégrées

Valve Terminals:

Multipin box (e.g. from B&R)

SMC

EX260

EX600-SEC

Bosch-Rexroth:

AES Fieldbus-Module

Disponible aussi pour AV-03

Le CPX-FB37 a un concept de diagnostique meilleur que celui de SMC

EtherCAT: Competition

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