Hot-Connect

Viele Applikationen erfordern eine Änderung der I/O-Konfiguration während des Betriebes. Beispiele sind Bearbeitungszentren mit wechselnden, sensorbestückten Werkzeugsystemen, Transfereinrichtungen mit intelligenten, flexiblen Werkstückträgern oder Druckmaschinen, bei denen einzelne Druckwerke abgeschaltet werden. Die Protokollstruktur 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 wechselnde Ausbaustufen zu reagieren.

 

Hochverfügbarkeit

Erhöhten Anforderungen an Anlagenverfügbarkeit wird mit optionaler Leitungsredundanz Rechnung getragen, die auch Gerätetausch im laufenden Netzwerk ermöglicht. Auch redundante Master mit Hot-Stand-by-Funktionalität werden von EtherCAT unterstützt. Da die EtherCAT Slave Controller das Frame bei Unterbrechung automatisch sofort zurückschicken, führt ein Teilnehmerausfall nicht zum Stillstand des gesamten Netzwerkes. So lassen sich beispielsweise Schleppketten-Applikationen gezielt als Stichleitungen ausführen, um für Kabelbruch gewappnet zu sein.

 

Safety

Bislang werden Sicherheitsfunktionen entweder herkömmlich – hardwaretechnisch – oder mit dedizierten Sicherheitsbussystemen, separat vom Automatisierungsnetzwerk, realisiert. Dank TwinSAFE – der Beckhoff-Safety-Technologie – steht für EtherCAT ein Safety-Protokoll zur Verfügung, das sicherheitsgerichtete Kommunikation und Steuerungskommunikation auf dem gleichen Netzwerk ermöglicht. Dabei setzt das Safety-Protokoll auf der Anwendungsschicht von EtherCAT auf – ohne dass die unteren Schichten beeinflusst werden. Das Safety-Protokoll ist nach IEC 61508 zertifiziert und erreicht den Safety-Integrated-Level (SIL) 3 – mit entsprechenden Maßnahmen auch SIL 4. Die Datenlänge ist variabel. Das Protokoll eignet sich damit gleichermaßen für sichere I/O-Daten, wie auch für sichere Antriebstechnik. Die Sicherheitsdaten können, wie andere EtherCAT-Daten auch, geroutet werden, ohne dass die Router oder Gateways selbst sicherheitsgerichtet sein müssen.
Saftey-over-EtherCAT

 

Diagnose

Verfügbarkeit und Inbetriebnahmezeiten – und damit die Gesamtkosten – hängen entscheidend 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 vorbildliche 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 Topologieerkennung, 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-Prüfsumme in jedem Teilnehmer zuverlässig erkannt. Neben der Bruchstellenerkennung und -lokalisierung erlauben Protokoll, Übertragungsphysik und Topologie des EtherCAT-Systems eine individuelle Qualitätsüberwachung jeder einzelnen Übertragungsstrecke. Die automatische Auswertung der entsprechenden Fehlerzähler ermöglicht die exakte Lokalisierung kritischer Netzwerkabschnitte. Schleichende oder wechselnde Fehlerquellen wie EMV-Einflüsse, fehlerhafte Steckverbindungen oder Kabelschäden werden erkannt und lokalisiert, auch wenn sie die Selbstheilungsfähigkeit des Netzwerkes noch nicht überfordern.

 

Offenheit

Die 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 physikalischen 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 werden. Geräte mit Feldbusschnittstelle werden über EtherCAT-Feldbusmasterklemmen integriert. 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 Group

In der EtherCAT Technology Group (ETG) haben sich Automatisierungsanwender und Gerätehersteller zusammengeschlossen, um die EtherCAT-Technologieentwicklung zu unterstützen. Im Konsortium ist eine große Bandbreite von Branchen und Anwendungsfeldern vertreten. So wird gewährleistet, dass die EtherCAT-Technologiefunktionen und -Schnittstellen ideal für vielfältigste Applikationen vorbereitet sind. Die Organisation sorgt dafür, dass sich EtherCAT einfach und kostengünstig in einer Vielfalt von Automatisierungsgeräten integrieren lässt und stellt auch die Interoperabilität der Implementierungen sicher.

Die EtherCAT Technology Group ist offizielle IEC-Partnerorganisation für Feldbusnormung; die Mitgliedschaft steht jeder Firma offen.

 

Weitere Informationen siehe
http://www.ethercat.org