EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist ein industrieller Netzwerkstandard, der von Beckhoff (Deutschland) im Jahr 2003 entwickelt wurde. Mit einer typischen Zykluszeit von 50 bis 250 µs gehört es zu den schnellsten Datenübertragungsprotokollen. EtherCAT zählt zur Gruppe der Industrial-Ethernet-Systeme und wird zur Steuerung verteilter Echtzeitsysteme eingesetzt.
EtherCAT zählt zur Gruppe der Industrial-Ethernet-Systeme und wird zur Steuerung verteilter Echtzeitsysteme eingesetzt.
EtherCAT-Besonderheiten
Im Vergleich zum gewöhnlichen Ethernet-Challenge-Response-Konzept, bei dem ein Datenpaket von einem Netzwerkgerät empfangen, verarbeitet und als Antwort gesendet wird, verwendet die EtherCAT-Technologie einen anderen Ansatz.
Das Prinzip nennt sich On-the-Fly-Verarbeitung und funktioniert folgendermaßen:
- Ein Master sendet ein Datagramm (Datenpaket) an Slaves, die an das Netzwerk angeschlossen sind
- Ein Gerät liest den Header des Pakets, erkennt das EtherCAT-Paket und beginnt sofort mit der Verarbeitung
- „On-the-fly“ empfängt und ersetzt die notwendigen Bits und sendet ein Paket an das nächste Netzelement
- Das Datagramm durchläuft somit sequentiell alle Geräte im Netzwerk und kehrt zum Master zurück.
Mit diesem Ansatz wird eine Zykluszeit im Mikrosekundenbereich erreicht. Das entspricht einer der höchsten Raten im Vergleich zu anderen industriellen Ethernet-Lösungen.
EtherCAT in der Industrie
- Nutzung der Vorteile der EtherCAT-Technologie
- Echtzeit-Ethernet-Protokoll auf allen Ebenen mit hoher Performance
- Volle Kompatibilität mit Standard-Ethernet-Netzwerkausrüstung
- Effiziente Nutzung der Ethernet-Bandbreite
- Flexible Topologie
- Niedrige Systemimplementierungskosten
- Kompatibilität mit gültigen Industriebussen
Industrielle Implementierung von EtherCAT
Bestimmte Industriebereiche sind auf eine Zykluszeit von weniger als 1 ms angewiesen. Hierzu zählen beispielsweise schnelle Prozesse in der Energietechnik – Steuerung und Regelung elektrischer Größen: Strom, Spannung, Leistung, Frequenz und Phase. Ebenso wichtig ist die schnelle Erfassung von Notfallsituationen und der technologische Schutz von Kraftwerken oder Hochspannungswechselrichteranlagen.
Ein weiteres Beispiel für schnelle Prozesse ist die mehrachsige Bewegungssteuerung in CNC-Systemen mit hoher Schnittgeschwindigkeit und hohen Anforderungen an Positioniergenauigkeit und Synchronisation. Es gibt folgende Auswahl an EtherCAT-Anwendungen:
- Robotik, Metallverarbeitung oder Metallguss, Werkzeugmaschinen, Messtechnik
- Steuerung von physikalischen Prozessen, sowie deren Regelung mit Gewährleistung einer hohen Datensicherheit
- Organisation des Betriebs von Messsystemen, bei denen hohe Genauigkeit, Synchronität sowie die Nutzung mehrerer Kanäle zur Datenübertragung und -verarbeitung erforderlich sind
Die Experten der koenig-pa GmbH entwickeln Software für die Nutzung der Hochgeschwindigkeits-EtherCAT-Technologie. Unsere Produkte werden inzwischen von mehr als 500 Unternehmen weltweit eingesetzt. Unser Team hilft bei der Implementierung und Betreuung eines Echtzeit-Produktionsprozessmanagementsystems, um die Qualität Ihres Produktionsbetriebs zu verbessern.
