Beckhoff Moving Average

WMX2 EtherCAT Soft Motion Controller med Windows Class Library En allsidig high-end generell bevegelseskontroller, som samtidig kan styre opptil 64 akser og 64 kanaler med avanserte kontrollfunksjoner. WMX2 kan kjøre som en EtherCAT-mester på PC med en LAN-port, det er ikke nødvendig med spesialisert grensesnittkort. WMX2 inneholder den originale EtherCAT Master-stakken med full EtherCAT-funksjonalitet, inkludert DC Sync og HotConnect, og Windows-sanntidsforlengelsesverktøy, slik at sanntidsbevegelsestyring med synkron kommunikasjonssyklus så fort som 0,25ms. Utvikle den originale høyytelsesbevegelseskontrolleren med WMX2 Windows Class Library, som støtter opptil 256 tråder og over 500 API-funksjoner, inkludert EtherCAT Network Management API. Nye avanserte bevegelsesprofiler gjør det mulig for utviklere å programmere komplekse, følsomme bevegelser for vanskelige situasjoner som krever ekstreme presisjoner. Synkroniseringsstyring (Master Slave) maksimalt 32 par Major EtherCAT-funksjoner: CoE, FoE, DC Sync, LineStarRing Topologies, HotConnect, EtherCAT Network Management API Bevegelsesprofiler: Trapezoidal, S-kurve og Jerk-Limited, Sinusformet, Parabolisk, Avansert S og Trapezoidal Moving Gjennomsnittlig tid, brukerdefinert profil Bevegelsesfunksjoner inkluderer Jog, repositionering, PTP, listebevegelse, Start API bufferfunksjoner. Overstyr funksjoner som kan endre PTP, PTPDVC, Profilparameter under bevegelse Nye funksjoner: Baninterpolering, API buffertidssimulering, Soft Landing Understøttede kommandomoduser: PositionVelocityTorque (Transparent modus tilgjengelig for dreiemoment, hastighet) Hendelsesbasert IO og bevegelseskontroll. Ideell for SMT-applikasjoner Pitch-feilkompensasjon, Backlash-kompensasjon, Straight Compensation Visual Studio 2008 eller senere (CC) og Microsoft Framework 4.5 eller nyere WMX2 leveres med Network Configurator 2, et alt-i-ett EtherCAT-nettverksadministrasjonsverktøy. Alle nødvendige innstillinger, konfigurasjon, kontroll av slave status og jevn feildiagnose kan gjøres innenfor dette ene verktøyet. Alle funksjonene er tilgjengelige som API for utviklere. EtherCAT - Ethernet Fieldbus. Denne delen gir en grundig introduksjon til EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology). EtherCAT er en sanntids industriell Ethernet-teknologi, opprinnelig utviklet av Beckhoff Automation. EtherCAT-protokollen som er beskrevet i IEC-standarden IEC61158, passer for hardt og mykt sanntidskrav i automatiseringsteknologi, i test og måling og mange andre applikasjoner. Hovedfokuset under utviklingen av EtherCAT var på korte sykluser (100 mikros), lav jitter for nøyaktig synkronisering (1 mikros) og lave maskinvarekostnader. EtherCAT ble introdusert i april 2003, og EtherCAT Technology Group ble grunnlagt i november 2003 - ETG har i dag vokst til verdens største industrielle Ethernet og fieldbus organisasjon. ETG bringer sammen produsenter og brukere, som bidrar i tekniske arbeidsgrupper til å fremme EtherCAT-teknologien. 1. Funksjoner av EtherCAT 1.1 Funksjonsprinsipp EtherCAT-masteren sender et telegram som passerer gjennom hver knutepunkt. Hver EtherCAT-slaveenhet leser dataene som er adressert til den i fly, og legger inn dataene i rammen når rammen beveger seg nedstrøms. Rammen er forsinket bare av forsinkelsestider for maskinvareforplantning. Den siste noden i et segment (eller gren) oppdager en åpen port og sender meldingen tilbake til masteren ved hjelp av Ethernet Technologys full dupleksfunksjon. Telegrammets maksimale effektive datahastighet øker til over 90, og på grunn av utnyttelsen av full dupleksfunksjonen er den teoretiske effektive datahastigheten enda høyere enn 100 Mbits (gt 90 av to ganger 100 Mbits). EtherCAT-masteren er den eneste noden i et segment som er tillatt å aktivt sende en EtherCAT-ramme, alle andre noder bare videresender rammer nedstrøms. Dette konseptet forhindrer uforutsigbare forsinkelser og garanterer sanntidskompetanse. Masteren bruker en standard Ethernet Media Access Controller (MAC) uten en ekstra kommunikasjonsprosessor. Dette gjør det mulig for en mester å bli implementert på en hvilken som helst maskinvareplattform med en tilgjengelig Ethernet-port, uansett hvilket operativsystem eller applikasjonsprogramvare i sanntid brukes. EtherCAT Slave-enheter bruker en EtherCAT Slave Controller (ESC) til å behandle rammer på fly og helt i maskinvare, noe som gjør nettverksytelsen forutsigbar og uavhengig av den enkelte slaveenhetsimplementering. 1.2 Protokoll EtherCAT bruker sin nyttelast i en standard Ethernet-ramme. Rammen er identifisert med Identifier (0x88A4) i EtherType-feltet. Siden EtherCAT-protokollen er optimalisert for korte sykliske prosessdata, kan bruk av protokollstabler, som TCPIP eller UDPIP, elimineres. For å sikre Ethernet IT-kommunikasjon mellom nodene, kan TCPIP-tilkoblinger eventuelt tunneleres gjennom en postkasse-kanal uten å påvirke sanntids dataoverføring. Under oppstart konfigurerer og styrer hovedenheten prosessdataene på slaveenhetene. Ulike mengder data kan byttes ut med hver slave, fra en bit til noen byte, eller til og med opp til kilobytes data. EtherCAT-rammen inneholder en eller flere datagrammer. Datagramoverskriften indikerer hvilken type tilgang masterenheten vil utføre: Les, skrive, lese og skrive Tilgang til en bestemt slaveenhet ved direkte adressering eller tilgang til flere slaveenheter ved hjelp av logisk adressering (implisitt adressering) Logisk adressering brukes for syklisk utveksling av prosessdata. Hvert datagram adresserer en bestemt del av prosessbildet i EtherCAT-segmentet, for hvilket 4 GByt adresserom er tilgjengelig. Under nettverksstart blir hver slaveenhet tilordnet en eller flere adresser i dette globale adresserommet. Hvis flere slaveenheter er tilordnet adresser i samme område, kan de alle adresseres med et enkelt datagram. Siden datagramene helt inneholder all data-tilgangsrelatert informasjon, kan masterenheten bestemme når og hvilke data som skal brukes. Mesterenheten kan for eksempel bruke korte sykluser til å oppdatere data på stasjonene, mens du bruker en lengre syklustid for å prøve IO, er det ikke nødvendig med en fast prosessdatastruktur. I tillegg til sykliske data kan ytterligere datagrammer brukes til asynkron eller hendelsesdrevet kommunikasjon. I tillegg til den logiske adresseringen kan masterenheten også adressere en slaveenhet via sin posisjon i nettverket. Denne metoden brukes under oppstart av nettverket for å fastslå nettverkstopologien og sammenligne den med den planlagte topologien. Etter at du har kontrollert nettverkskonfigurasjonen, kan hovedenheten tildele hver nod en konfigurert nodadresse og kommunisere med noden via denne faste adressen. Dette muliggjør målrettet tilgang til enheter, selv når nettverkstopologien endres under drift, for eksempel med Hot Connect-grupper. Det er to tilnærminger for slave-til-slave-kommunikasjon. En slaveenhet kan sende data direkte til en annen slaveenhet som er koblet videre nedstrøms i nettverket. Siden EtherCAT-rammer kun kan behandles framover, avhenger denne typen direkte kommunikasjon av nettverkstopologien, og er spesielt egnet for slave-til-slavekommunikasjon i en konstant maskindesign (for eksempel i trykk - eller pakkemaskiner). I motsetning til dette går fritt konfigurerbar slave-til-slave-kommunikasjon gjennom masterenheten, og krever to buss-sykluser (ikke nødvendigvis to kontrollsykluser). 1.3 Topologi Line, tre, stjerne eller daisy-chain: EtherCAT støtter nesten alle topologier. EtherCAT gjør en ren bus - eller linjetopologi med hundrevis av noder mulig uten de begrensninger som normalt oppstår fra cascading brytere eller nav. Ved ledning av systemet er kombinasjonen av linjer med grener eller linjer fordelaktig: portene som er nødvendige for å opprette grener, er integrert direkte i mange IO-moduler, slik at ingen ekstra brytere eller aktive infrastrukturkomponenter kreves. Modulære maskiner eller verktøyvekslere krever at nettverkssegmenter eller individuelle noder kobles til og frakobles under drift. EtherCAT slave controllers inkluderer allerede grunnlaget for denne Hot Connect-funksjonen. Hvis en nabostasjon er fjernet, blir porten automatisk lukket slik at resten av nettverket kan fortsette å fungere uten forstyrrelser. Veldig korte deteksjonstider lt 15 s garanterer en jevn overgang. Ytterligere fleksibilitet er gitt angående mulige kabeltyper. Billig industriell Ethernet-kabel kan brukes mellom to noder opptil 100 meter fra hverandre i 100BASE-TX-modus. Strøm over EtherCAT-alternativet (kompatibelt med IEEE 802.3af) muliggjør tilkobling av enheter som sensorer med en enkelt linje. Fiberoptikk (for eksempel 100BASE-FX) kan også brukes, for eksempel for en nodeavstand på over 100 m. Opptil 65.535 enheter kan kobles til EtherCAT, slik at nettverksutvidelsen er nesten ubegrenset. Som det er vanlig med Ethernet, er det tillatt å skifte mellom fysiske lag. 1.4 Synkronisering I applikasjoner med romlig distribuerte prosesser som krever samtidige handlinger, er nøyaktig synkronisering spesielt viktig. For eksempel er dette tilfellet for applikasjoner der flere servoakser utfører samordnede bevegelser. I kontrast til helt synkron kommunikasjon, hvis kvalitet lider umiddelbart fra kommunikasjonsfeil, har distribuerte synkroniserte klokker en høy grad av toleranse for jitter i kommunikasjonssystemet. Derfor er EtherCAT-løsningen for synkronisering av noder basert på distribuerte klokker (DC). Kalibrering av klokkene i noderne er helt maskinvarebasert. Tiden fra den første DC-slaveenheten er syklisk distribuert til alle andre enheter i systemet. Med denne mekanismen kan slaveenhetens klokker justeres nøyaktig til denne referanseklokken. Den resulterende jitteren i systemet er betydelig mindre enn 1s. Siden tiden som er sendt fra referanse-klokken, kommer til slaveenhetene litt forsinket, må denne forplantningsforsinkelsen måles og kompenseres for hver slaveanordning for å sikre synkronitet og samtidighet. Denne forsinkelsen måles under oppstart av nettverket eller, om ønskelig, til og med kontinuerlig under drift, slik at klokkene er samtidige til innenfor mindre enn 1s av hverandre. Hvis alle noder har samme tidsinformasjon, kan de sette utgangssignalene samtidig og feste inngangssignalene med en svært presis tidsstempel. I bevegelseskontrollapplikasjoner er også syklusnøyaktighet viktig i tillegg til synkronitet og samtidighet. I slike applikasjoner er hastigheten typisk avledet fra den målte posisjon, så det er kritisk at stillingsmålinger blir tatt nøyaktig likeverdig (dvs. i eksakte sykluser). I tillegg unburderer bruken av distribuerte klokker også masterenheten, siden handlinger som posisjonsmåling utløses av den lokale klokken i stedet for når rammen er mottatt, har masterenheten ikke så strenge krav til sending av rammer. Dette gjør at master stacken kan implementeres i programvare på standard Ethernet-maskinvare. Siden nøyaktigheten av klokken ikke er avhengig av når dens sett blir rammene absolutt overføringstid irrelevant. EtherCAT-mesteren trenger bare for å sikre at EtherCAT-telegramet sendes tidlig nok før DC-signalet i slaveenhetene utløser utgangen. 1.5 Diagnose og feilsøking Diagnostiske egenskaper spiller en viktig rolle for å bestemme maskinens tilgjengelighet og oppstartstid. I tillegg til feilsøking er feilplassering viktig under feilsøking. EtherCAT Slave Controller i hvert knutepunkt sjekker den bevegelige rammen for feil med et kontrollsum. Informasjon er bare gitt til slaveapplikasjonen hvis rammen er mottatt riktig. Hvis det er en liten feil, øker feiltelleren og de påfølgende nodene blir informert om at rammen inneholder en feil. Mesterenheten vil også oppdage at rammen er feil og kaste bort informasjonen. Masterenheten er i stand til å oppdage hvor feilen opprinnelig oppstod i systemet ved å analysere nodene feil tellere. EtherCAT kan oppdage og lokalisere sporadiske forstyrrelser før problemet påvirker maskinens drift. Innenfor rammene gjør arbeidstelleren muligheten til å overvåke informasjonen i hvert datagram for konsistens. Hver knutepunkt som adresseres av datagrammet og hvis minne er tilgjengelig, øker automatisk arbeidstelleren. Mesteren kan da syklisk bekrefte om alle noder jobber med konsistente data. Hvis arbeidstelleren har en annen verdi enn den skulle, videresender ikke masteren datagramdataene til kontrollprogrammet. Mesterenheten kan da automatisk oppdage årsaken til uventet oppførsel med hjelp av status og feilinformasjon fra nodene, samt Link Status. Siden EtherCAT benytter standard Ethernet-rammer, kan EtherCAT-nettverkstrafikk registreres ved hjelp av gratis Ethernet-programvareverktøy. For eksempel kommer den velkjente Wireshark-programvaren med en protokolltolker for EtherCAT, slik at protokollspesifikke opplysninger, som for eksempel arbeidstelleren, kommandoene, etc., vises i ren tekst. 1.6 Høy tilgjengelighet For maskiner eller utstyr med svært høye tilgjengelighetskrav, må en kabelbrudd eller en knutepunkt ikke føre til at et nettverkssegment ikke lenger er tilgjengelig, eller at hele nettverket mislykkes. EtherCAT gjør det mulig med kabel redundans med enkle tiltak. Ved å koble en kabel fra den siste noden til en ekstra Ethernet-port i hovedenheten, blir en linjetopologi utvidet til en ringtopologi. Et redundansssak, for eksempel en kabelbrudd eller en knutepunkt, oppdages av et tilleggsprogram i hovedstakken. Lenkedeteksjon i slaveenhetene registrerer automatisk og løser redundans saker med en gjenopprettingstid på mindre enn 15 s, så maksimalt blir en enkelt kommunikasjons syklus forstyrret. Dette betyr at selv bevegelsesapplikasjoner med svært korte sykluser kan fortsette å fungere jevnt når en kabel går i stykker. Med EtherCAT er det også mulig å realisere redundans for master-enheter med Hot Standby. Sårbare nettverkskomponenter, for eksempel de som er koblet til en drakkjede, kan kobles til en dråpelinje, slik at selv om en kabel går i stykker, fortsetter resten av maskinen å kjøre. 1.7 Sikker dataoverføring For overføring av sikkerhetsrelevante data bruker EtherCAT protokollen Sikkerhet over EtherCAT (FSoE). Fordelene er som følger: Et enkelt kommunikasjonssystem for både kontroll - og sikkerhetsdata Muligheten til fleksibelt modifisering og utvidelse av sikkerhetssystemarkitekturen Forhåndsertifiserte løsninger for å forenkle sikkerhetsapplikasjoner Kraftige diagnostiske evner for sikkerhetsfunksjoner Sømløs integrasjon av sikkerhetsdesign i maskinen design Evnen til å bruke de samme utviklingsverktøyene for både standard - og sikkerhetsapplikasjoner EtherCAT-sikkerhetsteknologien ble utviklet i henhold til IEC 61508, er TUumlV-sertifisert, og er standardisert i IEC 61784-3. Protokollen er egnet for sikkerhetsapplikasjoner med et sikkerhetsintegritetsnivå opp til SIL 3. Med sikkerhet over EtherCAT er kommunikasjonssystemet en del av en såkalt svart kanal som ikke anses å være sikkerhetsrelevant. Standardkommunikasjonssystemet EtherCAT benytter en enkelt kanal for å overføre både standard og sikkerhetskritiske data. Sikkerhetsrammer, kjent som sikkerhetsbeholdere, inneholder sikkerhetskritiske prosessdata og tilleggsinformasjon som brukes til å sikre disse dataene. Sikkerhetsbeholdere transporteres som en del av kommunikasjonsprosessdataene. Om dataoverføring er trygg, er ikke avhengig av den underliggende kommunikasjonsteknologien, og det er ikke begrenset til EtherCAT Safety Containers kan reise gjennom feltbussystemer, Ethernet eller lignende teknologier, og kan benytte kobberkabler, fiberoptikk og til og med trådløse tilkoblinger. Sikkerhetsbeholderen dirigeres gjennom de forskjellige kontrollerne og behandles i maskinens forskjellige deler. Dette gjør nødstoppsfunksjoner for en hel maskin, eller det er mulig å stille målrettede deler av maskinen i stå, selv om maskinens deler er koblet til andre kommunikasjonssystemer (for eksempel Ethernet). 1.8 Kommunikasjonsprofiler For å konfigurere og diagnostisere slaveenheter, er det mulig å få tilgang til variablene som er gitt for nettverket ved hjelp av acyklisk kommunikasjon. Dette er basert på en pålitelig postboksprotokoll med en automatisk gjenopprettingsfunksjon for feilmeldinger. For å støtte et bredt utvalg av enheter og applikasjonslag har følgende EtherCAT-kommunikasjonsprofiler blitt opprettet: CAN-applikasjonsprotokoll over EtherCAT (CoE) Servo-stasjonsprofil, i henhold til IEC 61800-7-204 (SoE) Ethernet over EtherCAT (EoE) ) Filtilgang over EtherCAT (FoE) En slaveenhet er ikke nødvendig for å støtte alle kommunikasjonsprofiler i stedet, det kan avgjøre hvilken profil som passer best for sine behov. Masterenheten blir varslet hvilke kommunikasjonsprofiler som er implementert via slaveenhetsbeskrivelsesfilen. 1.8.1 KAN-applikasjonsprotokoll over EtherCAT (CoE) Med CoE-protokollen gir EtherCAT de samme kommunikasjonsmekanismer som i CANopenreg-Standard EN 50325-4: Objektordbok, PDO-kartlegging (Process Data Objects) og SDO (Service Data Objects) Nettverksadministrasjonen er lik. Dette gjør det mulig å implementere EtherCAT med minimal innsats i enheter som tidligere var utstyrt med CANopen, og store deler av CANopen Firmware kan til og med gjenbrukes. Eventuelt kan arv 8-byte PDO begrensning fravikes, og det er også mulig å bruke den forbedrede båndbredden til EtherCAT for å støtte opplasting av hele Objekt Dictionary. Enhetsprofilene, som f. eks. Kjøreprofilen CiA 402, kan også gjenbrukes for EtherCAT. 1.8.2 Servo-stasjonsprofil i henhold til IEC 61800-7-204 (SoE) SERCOS er kjent som et sanntids kommunikasjonsgrensesnitt, spesielt for bevegelsestyringsprogrammer. SERCOS-profilen for servostasjoner er inkludert i den internasjonale standarden IEC 61800-7. Standarden inneholder også kartleggingen av denne profilen til EtherCAT. Tjenestekanalen, inkludert tilgang til alle interne parametere og funksjoner, er kartlagt til EtherCAT Mailbox. 1.8.3 Ethernet over EtherCAT (EoE) EtherCAT benytter fysiske lag av Ethernet og Ethernet-rammen. Begrepet Ethernet er også ofte forbundet med dataoverføring i IT-applikasjoner, som er basert på en TCPIP-tilkobling. Ved hjelp av Ethernet over EtherCAT (EoE) protokollen kan ethvert Ethernet datatrafikk transporteres innenfor et EtherCAT-segment. Ethernet-enheter er koblet til et EtherCAT-segment via såkalte Switchports. Ethernet-rammene er tunnelert gjennom EtherCAT-protokollen, på samme måte som internettprotokollene (for eksempel TCPIP, VPN, PPPoE (DSL), etc.) som sådan, noe som gjør EtherCAT-nettverket helt transparent for Ethernet-enheter. Enheten med Switchport-egenskapen tar seg av å sette inn TCPIP-fragmenter i EtherCAT-trafikken og forhindrer dermed at nettverksegenskapene blir påvirket. I tillegg kan EtherCAT-enheter også støtte Internett-protokoller (som HTTP) og kan derfor oppføre seg som en standard Ethernet-nod utenfor EtherCAT-segmentet. Masterenheten fungerer som en Layer-2-bryter som sender rammene via EoE til de tilsvarende nodene i henhold til deres MAC-adresser. På denne måten kan alle Internett-teknologier også implementeres i et EtherCAT-miljø, for eksempel en integrert webserver, E-post, FTP-overføring, etc. 1.8.4 Filtilgang over EtherCAT (FoE) Denne enkle protokollen ligner TFTP (Trivial File Transfer Protocol) muliggjør filtilgang i en enhet og en jevn fastvareopplasting til enheter over et nettverk. Protokollen har blitt bevisst angitt på en skarp måte, slik at den kan støttes av oppstartsprogrammer, er det ikke nødvendig med en TCPIP-stasjon. 1.9 EtherCAT Automation Protocol (EAP) Prosessstyringsnivået har spesielle kommunikasjonskrav som avviger noe fra kravene som er adressert av EtherCAT Device Protocol, beskrevet i de forrige avsnittene. Maskiner eller deler av en maskin må ofte bytte statusinformasjon og informasjon om følgende produksjons trinn med hverandre. I tillegg er det vanligvis en sentral kontroller som overvåker hele produksjonsprosessen, som gir brukeren statusinformasjon om produktivitet og tilordner ordrer til de ulike maskinstasjonene. EtherCAT Automation Protocol (EAP) oppfyller alle de ovennevnte kravene. Protokollen definerer grensesnitt og tjenester for: Utveksling av data mellom EtherCAT-masterenheter (master-masterkommunikasjon) Kommunikasjon til Human Machine Interfaces (HMI) En overvåkningskontrollør for tilgang til enheter som tilhører de underliggende EtherCAT-segmentene (Routing) Integrering av verktøy for maskinen eller anlegget konfigurasjon, samt for enhetskonfigurasjon Kommunikasjonsprotokollene som brukes i EAP er en del av den internasjonale standarden IEC 61158. EAP kan overføres via en hvilken som helst Ethernet-tilkobling, inkludert en trådløs forbindelse, som for eksempel gjør det mulig å inkludere automatiserte guidede kjøretøyer (AGV) , som er vanlige i halvleder - og bilindustrien. Syklisk prosessdatautveksling med EAP følger enten Push eller Poll-prinsippet. I Push-modus sender hver node sine data enten med egen syklus eller i flere av egen syklus. Hver mottaker kan konfigureres for å motta data fra bestemte sendere. Konfigurasjon av avsender - og mottakerdata gjøres gjennom det kjente Objektordboken. I avstemmingsmodus sender en node (ofte sentralkontrolleren) et telegram til de andre noder, og hver node reagerer med sitt eget telegram. Den sykliske EAP-kommunikasjonen kan legges direkte inn i Ethernet-rammen, uten ytterligere transport - eller ruteprotokoll. Igjen identifiserer EtherType Ox88A4 den EtherCAT-spesifikke bruken av rammen. Dette gjør det mulig å utveksle høyytelsesdata med EAP i en millisekundssyklus. Hvis dataoverføring mellom distribuerte maskiner kreves, kan prosessdataene også overføres via UPDIP eller TCPIP. I tillegg er det ved hjelp av sikkerheten over EtherCAT-protokollen mulig å overføre sikkerhetskritiske data via EAP. Dette er vanlig i tilfeller hvor deler av en stor maskin må bytte sikkerhetskritiske data for å realisere en global nødstopfunksjon, eller for å informere nabostasjoner om nødstopp. 1.10 Integrering av andre bussystemer EtherCATs god båndbredde gjør det mulig å legge inn konvensjonelle feltbuss nettverk som et underliggende system via en EtherCAT Gateway, noe som er spesielt nyttig når man overfører fra en konvensjonell feltbuss til EtherCAT. Overgangen til EtherCAT er gradvis, noe som gjør det mulig å fortsette å bruke automatiseringskomponenter som ennå ikke støtter et EtherCAT-grensesnitt. Evnen til å integrere desentraliserte gateways reduserer også den fysiske størrelsen på den industrielle PC-en, noen ganger til en innebygd industriell PC, da utvidelsesspor ikke lenger er nødvendig. Tidligere ble det også nødvendig med utvidelsesslots for å koble til komplekse enheter, for eksempel feltbussmastere og slave gateways, raske serielle grensesnitt og andre kommunikasjons-undersystemer. I EtherCAT er alt som trengs for å koble disse enhetene til en enkelt Ethernet-port. Prosessdata fra det underliggende delsystemet gjøres direkte tilgjengelig i prosessbildet av EtherCAT-systemet. 2. Implementering Hver sensor, IO-enhet eller innebygd kontroller skal kunne legge til et EtherCAT-grensesnitt. Videre krever EtherCAT-grensesnittet ikke en mer kraftig CPU - CPU-kravene i stedet er bare basert på behovene til målprogrammet. I tillegg til maskinvare - og programvarekrav er utviklingsstøtte og tilgjengeligheten av kommunikasjonsstabler viktige når du utvikler et grensesnitt. Evalueringspakker tilgjengelig fra flere produsenter, utviklerverksteder, samt gratis prøvekode gjør det lettere å komme i gang. 2.1 Master For implementering av en EtherCAT-mester er det nødvendig å ha en Ethernet-styring på bordet eller et standard nettverkskort, slik at det ikke kreves et spesielt grensesnittkort. I de fleste tilfeller er Ethernet-kontrolleren integrert via Direct Memory Access (DMA), slik at ingen CPU-kapasitet er nødvendig for dataoverføringen mellom hovedenheten og nettverket. I et EtherCAT-nettverk skjer kartlegging på slaveenhetene. Hver slaveenhet skriver sine data til riktig sted i prosessbildet og leser dataene adressert til det hele mens rammen beveger seg gjennom. Derfor er prosessbildet som kommer til masterenheten allerede sortert riktig. EtherCAT-masterenheter har blitt implementert for et bredt spekter av operativsystemer: Windows og Linux i ulike iterasjoner, QNX, RTX, VxWorks, Intime, eCos er bare noen få eksempler. For å kunne operere et nettverk krever EtherCAT-masteren den sykliske prosessdatastrukturen, samt oppstartskommandoer for hver slaveenhet. Disse kommandoene kan eksporteres til en EtherCAT Network Information (ENI) - fil ved hjelp av et EtherCAT-konfigurasjonsverktøy, som bruker EtherCAT Slave Information (ESI) - filer fra de tilkoblede enhetene. Bredden av tilgjengelige master implementeringer og deres støttede funksjoner varierer. Avhengig av målprogrammet, er valgfrie funksjoner enten støttet eller med hensikt utelatt for å optimalisere bruken av maskinvare - og programvareressurser. Derfor er EtherCAT-masterenheter kategorisert i to klasser: En Class-A-Master er en standard EtherCAT-masterenhet, mens en klasse-B-mastergrad er en masterenhet med færre funksjoner. I prinsippet skal alle master implementeringer sikte mot klasse A-klassifisering. Klasse B er kun anbefalt for tilfeller der de tilgjengelige ressursene er utilstrekkelige for å støtte alle funksjonaliteter, for eksempel i innebygde systemer. EtherCAT slaveapparater bruker EtherCAT Slave Controllers (ESC) i form av en ASIC, FPGA, eller integrert i en standard mikrokontroller. Enkel slaveapparater trenger ikke en ekstra mikrokontroller, fordi innganger og utganger kan kobles direkte til ESC. For mer komplekse slaveapparater avhenger kommunikasjonsytelsen bare minimalt på mikrokontrollerens ytelse, og i de fleste tilfeller er en 8-bits mikrokontroller tilstrekkelig. EtherCAT Slave Controllers er tilgjengelige fra flere produsenter, med størrelsen på intern DPRAM og antall Feltbussminnehåndteringsenheter (FMMUer), avhengig av variasjonen. Ulike prosessdata grensesnitt (PDI) for ekstern tilgang fra applikasjonskontrolleren til programminnet er tilgjengelig: 32-bit parallelt IO-grensesnitt passer for tilkobling av opptil 32 digitale innganger og utganger, men også for enkle sensorer eller aktuatorer for hvilke 32 databitene er tilstrekkelige og ingen programstyring er nødvendig. Serial Peripheral Interface (SPI) er rettet mot applikasjoner med små mengder prosessdata, for eksempel analoge IO-enheter, kodere eller enkle stasjoner. Det parallelle 816-bits Microcontroller-grensesnittet tilsvarer felles grensesnitt for feltbussstyrere med integrert DPRAM. Den er spesielt egnet for komplekse noder med større mengder data. Egnede synkronbusser for forskjellige mikrokontroller har blitt implementert for FPGA og On-Chip variasjoner. Maskinvarekonfigurasjonen lagres i et ikke-flyktig minne (f. eks. En EEPROM), slaveinformasjonsgrensesnittet (SII), som inneholder informasjon om de grunnleggende enhetsfunksjonene, slik at masteren kan lese dette ved oppstart og bruke enheten til og med hvis enhetsbeskrivelsesfilen ikke er tilgjengelig. EtherCAT Slave Information (ESI) - filen som følger med enheten, er XML-basert, og inneholder den fullstendige beskrivelsen av nettverkstilgjengelige egenskaper, for eksempel prosessdata og deres kartalternativer, de støttede postboksprotokollene, inkludert valgfrie funksjoner, samt de støttede modusene av synkronisering. Nettverkskonfigurasjonsverktøyet bruker denne informasjonen til nettverks - og offline-konfigurasjon av nettverket. Ulike produsenter tilbyr evalueringssett for implementering av slaveapparater. Disse kittene inkluderer slave applikasjonsprogramvare i kildekoden, og de inkluderer også noen ganger en testmester. 3. Overensstemmelse og sertifisering To viktige faktorer for at en kommunikasjonsstandard skal lykkes er overensstemmelse og interoperabilitet. I tillegg til å kreve en konformitetstest for hver enkelt implementering av enheten (støttet av det automatiserte EtherCAT Conformance Test Tool), tilbyr EtherCAT Technology Group en rekke aktiviteter for å sikre interoperabiliteten mellom EtherCAT-masterenheter, slaveapparater og EtherCAT Configuration Tool. 3.1 Plug Fest Når du prøver å teste om flere enheter er interoperable, er det en pragmatisk tilnærming å koble sammen enhetene. Med dette i tankene holder ETG flere såkalte Plug Fests hvert år, med hver Plug Fest som regel spenner over to dager. Under Plug Fests kommer mester - og slaveapparatprodusenter sammen for å teste hvordan enhetene oppfører seg sammen, noe som forbedrer brukbarheten av enheter i feltet. ETG holder Plug Fests i Europa, Nord-Amerika og Asia med jevne mellomrom. 3.2 Conformance Test Tool (CTT) EtherCAT Conformance Test Tool (CTT) gjør det mulig å automatisk teste en EtherCAT slave enheter oppførsel. CTT er et Windows-program som krever bare en standard Ethernet-port. Verktøyet sender EtherCAT-rammer til enheten under test (DuT) og mottar svarene. Et test tilfelle er merket som bestått dersom svaret fra DuT tilsvarer den definerte responsen. Testsakene er definert som XML-filer. Dette gjør det mulig å modifisere eller utvide testtilfellene uten å måtte endre selve testverktøyet. TWG Conformance er ansvarlig for å spesifisere og slippe ut de gjeldende, gyldige testene. I tillegg til protokolltestene undersøker CTT også om verdiene i EtherCAT Slave Information (ESI) filen er gyldige. Endelig utfører CTT også enhetsspesifikke protokolltester, for eksempel for CiA402-stasjonsprofilen. Alle testtrinnene og resultatene lagres i en testlogger, og kan analyseres eller lagres som en dokumentert bekreftelse for enhetens utgivelse. 3.3 Teknisk arbeidsgruppe Overensstemmelse ETGs tekniske komité (TC) opprettet en teknisk arbeidsgruppe (TWG) Conformance, som bestemmer testprosedyrene, innholdet i testen og implementeringen av Conformance Test Tool. TWG Conformance utvider kontinuerlig testene og deres dybde. TWG Conformance etablerte også en interoperabilitetstestprosess, med hvilke enheter kan testes i sammenheng med et helt nettverk. 4. Internasjonal standardisering EtherCAT samt Safety-over-EtherCAT er internasjonale IEC-standarder (i IEC 61158 og IEC 61784). Ikke bare de nedre protokollagene er standardisert, men også applikasjonslaget og enhetsprofiler, f. eks. for stasjonsteknologi. I mange land er EtherCAT også en nasjonal standard, f. eks. in most European countries, in China and Korea. SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) accepted EtherCAT as communication standard (E54.20) for the semiconductor industry. The ETG Semiconductor Technical Working Group defines appropriate industry-specific device profiles and implementation guidelines. The EtherCAT specification is available in English, Japanese, Korean and Chinese language. CANopen is a trademark of the CAN in Automation e. V. SERCOS interface is a trademark of the SERCOS International. V. EtherCAT Multimedia Watch the outstanding EtherCAT Functional Principle EtherCAT BrochureBeckhoff Automation Worldwide Sales Increase by 26 Percent in 2006 Focus on international expansion and new technologies leads to robust year-end sales growth VERL, Germany, May 16, 2007 ndash The Beckhoff Automation strategy of quotnew, open technologies for new marketsquot has led to a strong 2006 sales growth rate of 26 percent over the previous financial year. During 2006, the Verl, Germany-based company soared to new heights with worldwide turnover of 190 million euros. The basis for the ongoing success of Beckhoff Automation is continuous emphasis on new, innovative automation technology and the introduction of new products, combined with consistent expansion of the companyrsquos international distribution network. In 2006, Beckhoff Automation GmbH established five new subsidiaries in Spain, Belgium, Brazil, South Africa and Australia. quotWe were already well represented through distributors in these countries, rdquo said managing director Hans Beckhoff, quothowever, we intend to further strengthen our position in these markets by moving toward direct sales. quot The sales increases confirm the success of this strategy: Exports made up 43 percent of the total turnover for the company in 2006. quotWhile our recent growth rate has been roughly equal in Germany and in export markets, our medium - and long-term growth prospects are more global in nature, rdquo said Hans Beckhoff. Overall, Beckhoff is now represented in more than 60 countries worldwide through 18 subsidiaries, agencies or distribution partners. quotIn 2007, we will continue to intensify the expansion of our global distribution network by establishing branches in Turkey, India and Dubai, rdquo said Hans Beckhoff. The number of Beckhoff Automation employees has also grown: At the end of 2006, Beckhoff had 800 employees worldwide, an increase of 20 percent over the previous year. Hans Beckhoff is pleased with the business development over recent years: quotWith annual growth rates of 26 percent (2006), 17 percent (2005), 31 percent (2004) and 27 percent (2003), the company continues a very healthy progression. quot This is due to worldwide growth in the automation market, especially above-average development in Beckhoffs specialty areas of PC-based Control (IPCs), distributed IO, software PLCNC and Drive Technology. Further exciting new technological developments are assured from major Beckhoff announcements coming soon in the areas of Drive Technology, Safety and EtherCAT-based control technology. In July 2006, in order to strengthen the companyrsquos position as an Industrial PC technology leader, Beckhoff acquired Embedded Logic Design amp More GmbH and BeDeHa GmbH. These companies specialize in the design of motherboards and BIOS software and are based in Muumlnster, Germany. quotWe bought technology for an emerging market, thereby strengthening our own development capacities, quot said Hans Beckhoff. Hans Beckhoff is even more optimistic about the future: quotThe positive development of previous years has continued into the first quarter of 2007. Provided that the main business parameters remain stable, I am confident that the positive economic growth of the company will continuequot. Beckhoff Automation provides advanced, open automation products based upon proven technologies so that customers can implement high performance control systems faster and at a lower overall cost than traditional PLC and motion control systems. Beckhoffrsquos ldquoNew Automation Technologyrdquo product range includes PC based control, industrial PCs, automation controllers, operator interface, IO, servo drives and motors. With representation in more than 60 countries, Beckhoff is well positioned to provide global sales and service to its customers. Sales and service are handled directly, with no intermediaries involved to provide faster response and improved communications. Please send readers questions regarding ldquoBeckhoff Automation 2006 Sales Growthrdquo to: Beckhoff Automation LLC 13130 Dakota Avenue Savage, MN 55378 Phone: 952-890-0000 Fax: 952-890-2888 e-mail: beckhoff. usabeckhoff