Das KPA EtherCAT Studio ist ein Werkzeug für die Entwicklung, Installation und Diagnose von EtherCAT-Netzwerken. Diese einfach zu bedienende Lösung für EtherCAT-basierte Master bietet eine Reihe von Funktionen, die für die Erstellung und Bearbeitung von Master-Konfigurationen sowie die Überwachung des EtherCAT-Netzwerks erforderlich sind. Es ist in andere Entwicklungsumgebungen integrierbar, um einen gemeinsamen Entwicklungsarbeitsbereich mit erweiterter Funktionalität zu schaffen.

Neue Funktionen

Betriebssysteme

  • Windows® 10 (funktioniert auch auf XP, 7, 8, aber die Systeme werden von MS nicht unterstützt)

Hauptmerkmale und Funktionen

  • Verbindung der Slaves mit Remote Master oder lokalem Master
  • Änderung aller Daten von Master und Slaves (Objektverzeichnis, Prozessabbild, Register, Firmware)
  • Mehrsprachige Benutzeroberfläche (English voreingestellt, Deutsch, Chinesisch und andere nachfragen)
  • Kompatabilität mit allen basierten EtherCAT-Mastern (gemäß ETG-Spezifikationen)
  • Integrierbar in die Host-Anwendung durch .NET Remoting

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  KPA EtherCAT Starter Kit Flyer (135,3 KiB, 1.094 hits)

Master-Konfiguration

  • Bearbeitung und Vergleich von Projektdateien
  • Topologieerstellung über Busscan, Lesen aus Datei oder Drag-and-Drop
  • Vergleich von konfigurierten und realen Netzen
  • Prozessabbildung mit Skalierung
  • S2S-Editor
  • Handhabung für FSoE Master und Slaves
  • Verschiedene Sample-Raten
  • Verteilte Clocks (DC) Einstellungen
  • Import von Signalnamen aus Codesys
  • Export von Netzwerkkonfigurationsdateien
    • ETG.2100 mit Erweiterungen der koenig-pa GmbH, ETG.2100
    • IEC 61131-3 Standard, Export von „C“ Header-Dateien

EtherCAT-Master-Netzwerkkonfiguration

Nach Verbindung mit dem Master übernimmt das Studio die Masterkonfiguration (wenn der Master in Betrieb ist) oder scannt das Netzwerk, um die tatsächliche Hardwarekonfiguration zu erkennen. Im Anschluss wird die Master-Konfiguration mit der im Studio verfügbaren verglichen. Stimmen die Konfigurationen nicht überein, gibt es mehrere Möglichkeiten, die Abweichungen zu beheben. Diese reichen von einem einfachen Ersetzen der Master- oder Studiokonfiguration durch ihr Gegenstück bis zu einer erweiterten interaktiven Zusammenführung der Konfigurationen.

EtherCAT-Topologie

Das Topologiefenster zeigt die Struktur und den Zustand des EtherCAT-Netzwerks an. Wenn die Kommunikation zwischen den Segmenten unterbrochen ist, wird das betroffene Kabel mit rot dargestellt. Im Falle eines Kabelausfalls bei aktivierter Redundanzprüfung zeigt das System den Ort des Ausfalls an.

EtherCAT Cable Redundancy

Aufgrund der gestiegenen Anforderungen an Nachhaltigkeit und Zuverlässigkeit von Systemen in der Prozessautomatisierung, ist Redundanz in den meisten Anwendungen unverzichtbar geworden. Die Kabelredundanz ermöglicht herkömmlichen und auf dem Prinzip des geschlossenen Rings aufbauenden Feldbussystemen zahlreiche Funktionen, wie beispielsweise die Kabelrückmeldung zur Problemfindung oder die Systemverfügbarkeit im Falle eines Kabelbruchs. Tritt ein Leitungsbruch im Netz auf, wird er erkannt und in der Topologie angezeigt (roter Draht). Durch Redundanz in der Verkabelung und den Netzwerkkarten bleiben alle Slaves mit dem EtherCAT-Master verbunden.

Process Image viewer

Der Process Image Viewer zeigt die Zuordnung von Ein- und Ausgängen im Speicher.

Slave-to-Slave communication

Die Slave-to-Slave (S2S)-Kommunikation ermöglicht die logische Kommunikation von Slaves in der Eingangs-Ausgangs-Matrix des Prozessabbilds ohne direkte physikalische Verdrahtung.

Mit Hilfe der Slave-to-Slave-Kommunikation wird das Sicherheitsmanagement des Systems durchgeführt. Safety verwendet den so genannten Black-Channel-Ansatz, bei dem FailSafety over EtherCAT (FSoE) auf dem EtherCAT-Slave-Stack im Slave-Gerät sitzt. Hierbei werden Safety und der herkömmliche Prozess in einem Medium gemischt. Der EtherCAT-Master hat die Aufgabe, Sicherheitsnachrichten von Safety-Slaves zu Safety-Mastern weiterzuleiten, indem er die Slave-to-Slave-Kommunikation nutzt. Im Falle einer Sicherheitssituation ist der Slave-to-Slave nicht in der Lage, Daten zu senden, und in den Verbindungen werden crc und Status Nullen anstelle von gültigen Daten ausgegeben. In diesem Fall startet die Sicherheitslogik gemäß einem definierten Verhalten.

EhterCAT Projects Comparing Tool

Das EhterCAT Projects Comparing Tool ermöglicht den Vergleich eines im Studio vorhandenen Projekts mit einem anderen Projekt aus einer Datei.

Unterschiede werden mit anpassbaren Farben hervorgehoben, Eigenschaftswerte sind verfügbar.

Slave Konfiguration

Wichtigste Funktionen

  • Erstellung von verteilbaren Master-Konfigurationsdateien nach ETG-Standard
  • Freie Deklaration von E/A-Signalnamen und Adressen
  • Austausch von Variablendeklarationen mit Softwareentwicklungswerkzeugen in:- IEC 61131-3 (SPS-Konfigurationen oder im XML-Format)- „C“ / C++ (*.h-Dateien)
  • Transparente Handhabung von MDP (Modular Device Profile) Slaves wie CAN- und Profibus-Master Gateways
  • Unterstützung des Memory und EEPROM Editors

Attribute

  • Konfiguration der Prozessdaten
  • Unterstützung des Mailbox-Protokolls
  • Definition der Geräteidentifikationsadresse
  • Namensänderung
  • Slave-Typ
  • Prozessabbild-Anzeigezeitraum
  • Statistik-Anzeigezeitraum
  • Revisionsnummer
  • Physikalische Adresse
  • Auto-Inkrement-Wert

Parametrisierung

  • Ergänzung und Änderung von Init-Befehlen
  • PDO-Konfiguration
  • Hot-connected Gruppen und Segmente
  • Speicher-Zuordnung
  • Definition von virtuellen und benutzerdefinierten Variablen
  • Sync-Manager
  • Watchdog

Erweiterbare Slave-Bibliothek

KPA EtherCAT Studio 2 bietet die Möglichkeit, mit Slave-Bibliotheken zu arbeiten. Die Erstellung einer neuen Sammlung, deren Modifizierung und Speicherung, das Laden der zuvor erstellten Sammlung oder von anderen Quellen, die Erstellung verschiedener Beschreibungen derselben Slaves, die Anwendung von uESI-Attributen und die Bearbeitung einzelner Slaves in der Sammlung sind problemlos möglich: Klonen, Importieren, Entfernen und Ändern der Eigenschaften der Slaves.

Die Arbeit mit den Slave-Bibliotheks-Sammlungen bietet auch die Möglichkeit, den Slave zu suchen. Dies kann über den Namen des Slaves oder einen Teil davon geschehen. Ebenso kann der Suchverlauf abgerufen werden, wobei die letzten 9 Suchanfragen angezeigt werden.

ESI und EEPROM Vergleichs-Tool

Das Tool ermöglicht einen Vergleich der vorherigen erwarteten Konfiguration des Slaves (im EEPROM angegeben) mit der bestehenden, um festzustellen, ob ein Austausch des Slaves möglich ist oder ob er neu konfiguriert werden sollte. Unterschiedliche Kategorien, unterschiedliche Werte, fehlende Elemente und Übereinstimmungen werden in verschiedenen Farben angezeigt, die vom Benutzer eingestellt werden können.

Die Konfiguration kann nicht nur im EEPROM, sondern auch in ESI-Dateien gespeichert werden.

Mit dem EEPROM-Editor ist es möglich, ESI-Dateien aus dem EEPROM zu erzeugen und umgekehrt.

Modulares Geräteprofil

Das Modular Device Profile (MDP) definiert eine Modellierung von Strukturen innerhalb eines Geräts. Es umfasst hauptsächlich die Struktur des Objektverzeichnisses und das entsprechende Verhalten der Einträge. Der Kunde kann beispielsweise das Erscheinungsbild des Geräts (Symbole, Name, Startbildschirm usw.) ändern.

  1. Das MDP-Module-Plugin dient der Konfiguration von Slaves, die MDP unterstützen, mit Modulen, die in ihrer ESI-Datei angegeben sind. Jedem Modul können eigene Prozessdaten hinzugefügt werden: PDO und Signale und ihre Indizes sind abhängig von der Position des Moduls. Die Slots sind begrenzt, und es können nicht alle Module auf sie angewendet werden. Auch die Anzahl der Module ist begrenzt.
  2. Die EtherCAT-Bridge-Klemme EL6692/EL6695 ermöglicht den Datenaustausch zwischen EtherCAT-Strängen mit unterschiedlichen Mastern. Sie besteht aus zwei EtherCAT-Slaves in einem Gehäuse. Zum Beispiel: die EL6692 auf der Primärseite (Klemmenbus) und die EL6692-0002 auf der Sekundärseite mit Netzwerkkabelanschluss.
    Das KPA-M2M-Plugin ist für die Konfiguration beider Seiten der Bridge-Klemme (Primary und Secondary) vorgesehen. Primary – der Slave wechselt in den Zustand „Operational“, ohne zu prüfen, ob die Strukturen der Ein- und Ausgänge des Masters übereinstimmen. Secondary – der Slave wechselt nur dann in den Zustand „Operational“, wenn die Strukturen der Ein- und Ausgänge des Masters übereinstimmen.

    Die Struktur der Ein- und Ausgangssignale auf der einen Seite kehrt sich um, wenn sie auf die andere Seite übertragen werden. Somit werden Eingänge zu Ausgängen und Ausgänge werden zu Eingängen.

  3. Das MDP 4-CAN Gateway-Plugin ist für die Konfiguration des KPA EtherCAT 4-CAN Gateway-Geräts mit oder ohne KPA EtherCAT 4-CAN Gateway-Treiber vorgesehen.

    KPA Studio hat ein eingebautes Plugin für CANopen Master. Mit diesem Plugin kann der Benutzer die Konfiguration des CANopen-Masters anpassen, indem er den CAN-Bus scannt.

  4. Das virtuelle serielle COM-Plugin ist eine separate Funktion, die standardmäßig in der Premium-Klasse von KPA Studio verfügbar ist. Das Plugin ist für die Konfiguration der seriellen Schnittstelle und deren Kommunikation mit dem Virtual Serial COM Port vorgesehen.
    In Verbindung mit dem KPA Virtual Serial COM-Treiber (weiter KPA VCOM-Treiber) und dem KPA EtherCAT Master kann die serielle Schnittstellenklemme wie eine normale Windows-COM-Schnittstelle verwendet werden.
    Somit kann der Anwender aus seiner Windows basierten Anwendung mit der geräteunterstützten seriellen RS232/RS422/RS485 Schnittstelle über den Virtual Serial COM Port kommunizieren.
  5. Das Profibus-Slave-Plugin dient der Kommunikation der EL6731-0010 zwischen EtherCAT® und PROFIBUS.
    Weitere Informationen über die EL6731-0010 können unter www.beckhoff.com gefunden werden.

EtherCAT-Diagnose

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der Technologie ist die hohe Verfügbarkeit von EtherCAT-basierten Lösungen und Systemen. Verfügbarkeit impliziert zwei Schlüsselfaktoren: Zuverlässigkeit der Lösung oder des Systems und Reduzierung der Ausfallzeiten. Da die Zuverlässigkeit hauptsächlich mit der Technologie selbst und der Qualitätssicherung in Verbindung steht, besteht das größte Anliegen bei der Reduzierung von Ausfallzeiten darin, auf Fehlfunktionen korrekt und rechtzeitig zu reagieren. Zu diesem Zweck spielen die Diagnosefunktionen eine wichtige Rolle. Um diese in vollem Umfang zu nutzen und dem Anwender Erklärungen und Hilfestellungen in Störfällen zu geben, verfügt das KPA EtherCAT Studio über ein Alarmsystem mit Fehlersuchanleitung.

Haupt-Diagnosefunktionen

  • Daten- und Frame- Logger
  • Diagnosescanner
  • Kategorisierte Meldungen
  • Ursachen & Abhilfen
  • Verbindungsqualität

Alarmliste

Die Alarmliste zeigt Alarme, Ereignisse und Notfälle an, die während der Verbindung des Studios mit dem Master registriert wurden. Jede Meldung ist zur besseren Erkennung mit einer ID versehen, einem Zeitstempel sowie einer kurzen Beschreibung des Problems oder Ereignisses. Die Meldungen können nach ihrem Schweregrad und ihrer Quelle sortiert werden.

Störungen und Notfallmassagen

Das Alarmsystem registriert alle Alarme und Ereignisse, die auftreten können, während das Studio aktiv ist (an den Master angeschlossen) und meldet sie auf verschiedene Weise. Der Dringlichkeit der Ereignisse entsprechend wird die Art der Benachrichtigung festgelegt. Bei kritischen Alarmen wird ein Benachrichtigungsfenster eingeblendet, sodass derartige Ereignisse nicht übersehen werden und sofort Maßnahmen zur Behebung des Problems ergriffen werden können. Beschreibungen möglicher Ursachen und Abhilfemaßnahmen für die häufigsten Probleme, die bei der Inbetriebnahme oder beim Auffinden eines Engpasses auftreten können, befinden sich im Troubleshooting Guide – einer Wissensdatenbank, die von unserem Inbetriebnahme- und Supportteam aufgebaut wurde. Die Beschreibungen werden in umfassender Form erstellt und sind online im Zusammenhang mit dem aufgetretenen Ereignis oder Problem verfügbar.

Online Diagramm-Betrachter

Der Online Chart Viewer ist eine wichtige Diagnosefunktion des KPA EtherCAT Studio. Der Viewer erlaubt es, mehrere Kanäle von einem oder mehreren Slaves gleichzeitig zu überwachen. Er bietet die Möglichkeit, die Variablen zu visualisieren, die im Online-Modus ausgewählt wurden.

Snapshot-Viewer

Das Fenster Snapshot-Viewer dient der Darstellung eines Diagramms, welches aus Snapshots eines Wertes (Kanal oder Signal) erstellt wurde. Die Erstellung von Snapshots ist konfigurierbar. Der Benutzer kann hierfür folgende Parameter festlegen:

  • Gesamtzahl der aufgenommenen Snapshots
  • Zeitfenster für die Aufnahme von Snapshots
  • Wiederholung der Snapshots
  • Zeitfenster für die Wiederholung

Die Signalwerte werden im laufenden Betrieb erfasst und in einem Snapshot gespeichert. Der Viewer zeigt anschließend den Snapshot an. Auf dem Screenshot wird die Überwachung des Signalwerts mit dem angegebenen Intervall dargestellt.

Die Erstellung von Snapshots reduziert die Gesamtbelastung des Systems, um die Leistung in harter Echtzeit nicht zu beeinträchtigen.

Data Logging Tool

Mit Hilfe des Datenloggers ist die Festlegung möglich, welche Variablen in einer bestimmten Datei gespeichert werden sollen. Auf der Grundlage dieser Datei wird das Diagramm erstellt. Der Datenlogger bietet die Möglichkeit, Bedingungen festzulegen (z.B. die Aufzeichnung zu stoppen oder einen anderen Vorgang auszuführen, wenn die festgelegte Situation eingetreten ist). Der Logger läuft und wartet, bis die Bedingung eintritt, erst dann startet der Logger die Aufzeichnung und die Aufzeichnung wird visualisiert. So sieht der Anwender sofort, dass der Wert außerhalb der Toleranz liegt.

Statistik

Das Studio sammelt verschiedene statistische Daten:

  • Netzwerkaktivität, die von der NIC erfasst wird
  • EtherCAT-Aktivität, die vom Master erfasst wird
  • CPU- und Buslast

Ethernet-Statistiken (eth0 für Linux) sind Statistiken über eine bestimmte Netzwerkkarte. Sie zeigen unter anderem an, wie viele Frames gesendet wurden, wie viele Fehler behoben wurden oder wie viele Pakete gesendet und empfangen wurden.

Ethernet 2 ist die Netzwerkkarte. Hier wird angezeigt, wie viele Frames der Master gesendet hat und wie viele Frames nicht weitergeleitet wurden, usw.
Standard-Task-Statistik zeigt die Abweichung der eingestellten Periodizitätswerte des Geräts von den realen Werten an.

Log File und Frame Logger

Die gesammelten Daten helfen bei der Analyse der Leistung des gesamten Systems und bei der Suche nach etwaigen Engpässen. Der Frame Logger Viewer zeigt statistische Informationen über alle vom Master empfangenen und gesendeten Frames an und speichert sie in einer Protokolldatei.

Stromversorgung

Das System zur Stromverfolgung ermöglicht die Überwachung der Stromversorgung und des Stromverbrauchs der LVDS-Slaves auf dem Bus, um Strommangelprobleme in der Konfiguration zu vermeiden.

Wenn die Slaves nicht mit Strom versorgt werden, färbt das Tool sie rot und zeigt negative Werte des Stromeinflusses an.

Der erste Screenshot zeigt einen Strommangel (rot eingefärbte Slaves). Der zweite, an dem die EL9400 (Stromversorgungsklemme) angeschlossen ist, verfügt über eine ausreichende Stromversorgung (alle Slaves sind grün).

EtherCAT Studio Entwicklungs-Framework (SDF)

Das Studio Development Framework (SDF) ist ein Set von Geschäftslogik- und Benutzerschnittstellenkomponenten, die Softwareentwicklern die Möglichkeit bieten, ein kundenspezifisches EtherCAT-Konfigurations- und Diagnose-Tool zu erstellen. KPA EtherCAT Studio basiert auf SDF und kann als ein Beispiel für ein EtherCAT-Konfigurationswerkzeug dargestellt werden.

SDF-Architektur und -Integration


SDF bietet Front-End-Schnittstellen:

  • .NET-Remoting zur Fernverbindung mit der laufenden SDF-Instanz
  • WCF
  • COM, usw.

SDF hat eine Online-Verbindung zum KPA-EtherCAT-Master als Back-End und unterstützt alle ETG-Spezifikationen. SDF kann in jede IDE integriert werden.

SDF ist bereits in mehrere IDEs und Tools integriert:

SDF-Komponenten

SDF-Kernschnittstellen und GUI-Komponenten bieten einen vollständigen Satz von Objekten für ein benutzerdefiniertes EtherCAT-Konfigurationswerkzeug unter Verwendung des BLF-Verfahrens (Brand Labeling).

Benutzeroberfläche (UI)

  • Dialoge
  • Bedienelemente

Automatisierungsschnittstelle/Business-Objekte (BL)

  • Kernschnittstellen, die das EtherCAT-Objektmodell darstellen:
    • Projekt, Sicherheit
    • Master, Slave, Prozessabbild, usw.
    • Slave-Bibliothek
    • Online-Schnittstelle zum Master über Remote Procedure Calls (RPC)
  • Erweiterungen:
    • Plug-Ins (MDP-Module, MDP-Profibus-Master-Gateway Profil 3100, M2M, Profibus-Slave, CANopen-Master, CAN-Schnittstelle, MDP-4-CAN-Gateway, Virtual Serial COM)
    • Tools (Datenlogger, EEPROM-Editor, ESI- und EEPROM-Vergleicher, Frame Logger, Motion Configuration Utility, Process Image Viewer, RunTime Data Logger, S2S Communication Editor, Snapshot-Viewer, Topology Viewer)
  • Anpassungen:
    • Lokalisierungen
    • Markenkennzeichnung

SDF ist bereits in mehreren Sprachen lokalisiert und kann durch ein Lokalisierungsverfahren in jede beliebige Sprache übersetzt werden.
Jede Marke kann für die Beschriftung verwendet werden.
SDF-Funktionalität kann durch das Schreiben von benutzerdefinierten Tools und Plug-ins erweitert werden.

SDF-Evaluierungsversion ist über das Kundenportal und durch direkte Anfrage an unseren Vertrieb erhältlich.

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