KPA EtherCAT Studio

KPA EtherCAT Studio

KPA EtherCAT Studio ist ein ideales Werkzeug für die Arbeit mit EtherCAT Netzwerken und deren Inbetriebnahme. Außerdem ist es ein umfangreiches Diagnose-Programm. Dieses leicht zu bedienende Programm für EtherCAT-basierte Master stellt alle nötigen Funktionen zur Verfügung, die für die Erstellung und Handhabung von Master-Konfigurationen benötigt werden. Ebenso lässt sich damit ein EtherCAT Netzwerk einfach bildlich darstellen. Es lässt sich leicht an andere Entwicklungs-Umgebungen anpassen, um einen gemeinsamen Arbeits- und Entwicklungsraum mit erweiterten Funktionalitäten zur Verfügung zu stellen.

Betriebs-Systeme

  • Windows® XP / Vista / 7

Die wichtigsten Funktionen und Merkmale

  • Mit lokalem oder entfernten Master verbundene Slaves
  • Änderung aller Master- und Slave-Daten (Objektverzeichnis, Prozess-Abbild, Register Firmware)
  • Mehrsprachige Benutzeroberfläche (English voreingestellt, Deutsch, Chinesisch und andere nachfragen)
  • Kompatibel zu jedem ETG-spezifikations-konformen EtherCAT Master
  • Entwickelt in .NET.
  • In Host-Applicationen per .NET Remoting integrierbar

  KPA EtherCAT Studio Flyer (120,9 KiB, 553 hits)

  KPA EtherCAT Starter Kit Flyer (153,0 KiB, 495 hits)

Master Konfiguration

  • Handhabung und Vergleich von Projekt Daten
  • Automatisches Erstellen der Topologie
    • per Bus-Scan,
    • durch Auslesen aus seiner Datei oder
    • per Drag-and-Drop
  • Vergleich von realem Netzwerk mit dem konfigurierten Modell
  • Skalierbares Prozessabbild
  • S2S Editor
  • Handhabung von FSoE Master und Slaves
  • Unterschiedliche Sampling-Raten
  • Distributed Clocks (DC) Einstellungen
  • Import der signal-Names von CoDeSys
  • Export der Netzwerk-Konfigurations-Dateien
    • ETG.2100 mit Erweiterungen koenig-pa GmbH, ETG.2100
    • IEC 61131-3 Standard, Export der “C” Header-Dateien

EtherCAT Master Netzwerk-Konfiguration

studio comparison

Beim Verbinden mit dem Master fordert das Studio (bei laufendem Master) die Konfiguration des Masters an oder scannt das Netzwerk, um die tatsächliche Hardware-Konfiguration zu ermitteln. Danach vergleicht es die masterseitige Konfiguration mit der im Studio hinterlegten. Passen beide nicht zusammen, gibt es mehrere Wege, die Unterschiede zu beheben. Einerseits das simple Ersetzen einer der beiden Konfigurationen durch die jeweils andere oder eine schrittweise Anpassung der beiden Konfigurationen.

EtherCAT Topologie

studio topology for master configuration

Im Topologiefenster werden die Struktur und der Status des EtherCAT Netzes angezeigt. Im Falle eines Verlustes oder einer Störung der Kommunikation zwischen einzelnen Segmenten werden die betreffenden Verbindungsleitungen im Topologiefenster rot markiert. Beim Unterbrechen einer redundanten Verbindung mit aktivem Redundanz-Check zeigt das System in gleicher Weise den Ort der Unterbrechung.

EtherCAT Kabel-Redundanz

studio diagnostic

Heute ist Redundanz bei sehr vielen Anwendungen bereits ein unbedingtes Muss. Vor allem die Anforderungen an ein System hinsichtlich seiner Zukunftsfähigkeit und Zuverlässigkeit für die Prozess-Automatisierung bedingen derartige Mehrfachauslegungen. Dabei spielt vor allem bei Bus-Systemen die Kabel-Redundanz eine bedeutende Rolle. Sie ermöglicht etwas, das bei herkömmlichen Feldbussystemen bislang unmöglich war. Durch das geschlossene Ringsystem werden sowohl eine Kabel-Rückmeldung zur Problemerkennung, als auch eine weiterbestehende System-Verfügbarkeit trotz eines Kabelbruches realisiert. Im nebenstehenden Bild schließt sich der Ring durch die Rückführung des Ausgangs der letzten Slave-Gruppe in den unteren der beiden grün dargestellten NICs des Masters 1. Im Falle eines Kabelbruches kann dadurch dessen Position im Netzwerk erkannt werden. Dieses Ereignis wird dann im Topologiefenster als rot markierte Verbindung dargestellt. Durch die redundante Auslegung der Verkabelung und Netzwerkkarten bleiben alle Slaves weiterhin mit dem Master verbunden, die Kommunikation zwischen Master und Slaves bleibt erhalten.

Darstellung des Prozessabbilds (Process Image Viewer)

PI Viewer

Die graphische Darstellung des Prozessabbilds zeigt in übersichtlicher Weise die Belegung von I/Os im Speicher.

Slave-to-Slave-Kommunikation

studio comparison

Die Slave-to-Slave-Kommunikation erlaubt den logischen Datentransfer von Slaves untereinander per I/O-Matrix im Prozessabbild, ohne dass dafür eine direkte physikalische Kabelverbindung nötig wäre.

EtherCAT Projekt Vergleichs-Tool

project comparison

Das EtherCAT Projekt Vergleichstool ermöglicht es einem Nutzer, ein im Studio vorhandenes Projekt mit dem in einer Projekt-Datei vorhandenen zu vergleichen.

Die Unterschiede zwischen beiden Systemen werden anschließend durch Farben hervorgehoben, die der Nutzer selbst festlegen kann. Merkmalswerte (Property Values) sind verfügbar.

Slave Konfiguration

Hauptfunktionen der Slave-Konfiguration

  • Erstellen verteilbarer Master-Konfigurations-Dateien gemäß ETG Standards
  • Freizügige Festlegung von Namen und Adressen der I/O-Signale
  • Austausch festgelegter Variablen mit Software-Entwicklungs-Tools in:
    – IEC 61131-3 (PLC Konfigurationen oder XML-Format)
    – „C“ / C++ (*.h-Dateien)

Slave-Konfiguration – Attribute

  • ESI (EtherCAT Slave Interface) Datei-Manager
  • ESI – SII (Slave Information Interface) Komparator
  • EEPROM – Editor (offline, online)
  • Excel Import
  • Hinzufügen oder Ändern von Init Commands
  • Übersichtliche Handhabung von MDP (Modular Device Profile) Slaves wie beispielsweise CAN-und Profibus-Master Gateways
  • Programmierung von Station Alias Adressen

Erweiterbare Slave-Bibliothek

library for slave configuration

Die Slave Bibliothek ist offen für neue Slaves und kann sehr leicht neuerstellt werden.

Die Slave Bibliothek kann sehr einfach durch Hinzufügen der entsprechenden Dateien in den Arbeits-Ordner der Slave Bibliothek um neue Slaves erweitert werden.

In gleicher Weise können auch bereits in der Bibliothek vorhandene Dateien bearbeitet bzw. aktualisiert werden.

ESI und EEPROM Vergleichs-Tool

ESI and EEPROM comparison tool

Dieses Werkzeug ermöglicht dem Nutzer das Vergleichen von Inhalten die direkt vom EEPROM des Slaves ausgelesen wurden, mit den Datei-Inhalten, welche dem Slave zugewiesen oder vom Nutzer ausgewählt wurden.

EtherCAT Diagnose

Eine wichtige und unverwechselbare Eigenschaft dieser Technologie ist die hohe Verfügbarkeit von EtherCAT basierten Systemen und Lösungen. Die Verfügbarkeit ist dabei von zwei Schlüsselkriterien abhängig: Die Zuverlässigkeit des Systems bzw. der Lösung und der Reduzierung der Ausfallzeiten. Da die Zuverlässigkeit in erster Linie von der Technik selbst und der Qualitätskontrolle abhängt, liegt das größte Potential zur Reduzierung der Ausfallzeiten in einer schnellen und adäquaten Reaktion auf etwaige Störungen. Aus diesem Grunde spielen hierbei die zur Verfügung stehenden Diagnose-Werkzeuge eine bedeutende Rolle. Um diese in vollem Umfang nutzen zu können, besitzt KPA EtherCAT Studio ein ausgeklügeltes Alarm-System mit einer umfangreichen Anleitung zur Fehlerbehebung, um den Bediener mit Erklärungen und Hilfestellungen zu den am häufigsten gemachten Fehlern zu unterstützen.

Wichtige Diagnose Funktionen

  • Daten und Frame-Logger
  • Diagnose-Scanner
  • Klassifizierte Meldungen
  • Ursachen und Fehlerbehebungen
  • Qualität der Verbindung

Alarm-System

EtherCAT Diagnostics - alarm system

Das Alarm-System speichert alle Alarme und sonstigen Ereignisse, die auftreten während das Studio online (d. h. mit dem Master verbunden) ist. Es meldet diese auf verschiedenen Wegen. Dabei hängt die Art der Benachrichtigung vom Schweregrad eines Ereignisses ab. Kritische Alarmmeldungen öffnen ein gesondertes Fenster, damit derartige Vorkommnisse nicht übersehen und umgehend geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Die meisten dieser kritischen Alarmmeldungen sind dabei vorteilhafterweise gleich mit einer passenden Beschreibung oder Erklärung des Fehlers sowie einer Hilfestellung zu dessen Behebung versehen.

Liste aller Alarme

alarm message

In der Alarm-Liste finden sich alle gespeicherten Alarme und sonstigen Ereignisse, die auftreten während das Studio online (d. h. mit dem Master verbunden) ist. Dies geschieht in chronologischer Reihenfolge ihres Auftretens. Jede dieser Meldungen wird dabei mit einer Fehler-ID versehen, um sie besser zuordnen zu können. Außerdem versieht das KPA Studio jede dieser Meldungen mit einem Zeitstempel und einer kurzen Erklärung zu dem Problem oder Ereignis. Damit lässt sich jederzeit feststellen, wann und weshalb ein Fehler aufgetreten ist. Die Alarm-Liste lässt sich auch nach verschiedenen Kriterien sortieren, wie beispielsweise dem Schweregrad eines Ereignisses, dem Zeitablauf oder nach dem Entstehungsort.

Die Hilfe-Funktion

trouble shooting

Die Hilfe-Funktion zu auftretenden Fehlern ist mit einer Wissens-Datenbank verknüpft, in der unser Installations- und Support-Team all seine Erfahrungen eingebracht hat, die es während der letzten Jahre bei seinen Inbetriebnahme- und Wartungs-Arbeiten mit dieser Technologie machen konnte. Die Anleitung beschreibt mögliche Ursachen für das Auftreten eines Fehlers oder einer Störung sowie die gängigsten Lösungswege zu deren Behebung. Die Beschreibungen sind in verständlicher Weise abgefasst und online mit Bezug auf die festgestellten Abweichungen verfügbar.

Online Chart Viewer

studio online chart

Ein weiteres wichtiges Diagnose-Werkzeug unseres KPA EtherCAT Studio ist der Online Chart Viewer, ein graphisches Aufbereitungsprogramm für ausgewählte Daten. Mit seiner Hilfe kann eine Vielzahl von Daten einzelner oder mehrerer Slaves gleichzeitig graphisch dargestellt werden.

Snapshot Viewer

studio snapshot viewer

Die verschiedensten Signalwerte können während der Operation erfasst und gespeichert werden. Mit diesem Tool können Schnappschüsse davon gemacht und anschließend im Snapshot Viewer bildlich dargestellt werden.

Das Erfassen derartiger Schnappschüsse reduziert die Auslastung des Systems und hilft dabei die harte Echtzeit Performance zu gewährleisten.

 

Der Daten-Logger

studio data logging

Auch dieses Werkzeug ermöglicht es dem Nutzer, die Daten besser zu handhaben. Der EtherCAT Daten-Logger gestattet es, Daten auf der Master-Seite zu erfassen.

Mit dem Studio können gespeicherte Daten bequem ausgelesen und in graphischen Darstellungen von Signal-Daten aus ausgewählten Datensätzen aufbereitet und wiedergegeben werden.

Statistiken

studio statistic

Das Studio sammelt die verschiedensten statistischen Daten:

  • Netzaktivitäten via NIC
  • EtherCAT Aktivitäten über den Master
  • CPU- und Bus-Auslastungen

Die Protokoll-Datei

studio diagnostics frame logging

Mit Hilfe der gesammelten Daten können die Leistungsfähigkeit (Performance) des Gesamtsystems analysiert und Engpässe – so vorhanden – schneller erkannt werden. Statistische Infos über alle vom Master gesendeten oder empfangenen Frames können bequem im Frame-Logger dargestellt und ausgewertet werden.

Der Frame-Logger

studio frame logging chart

Informationen zum Datenverkehr (frames circulation) des Masters werden in einer Protokoll-Datei abgespeichert und können im Chart-Viewer des Frame-Loggers bildlich dargestellt werden.

 

EtherCAT Studio Development Framework (SDF)

Das Studio Development Framework (SDF) ist ein Set von Businness-Logik- und Benutzeroberflächen-Komponenten, die Softwareentwicklern die Möglichkeit bieten, ein benutzerdefiniertes EtherCAT-Konfigurations- und Diagnosetool zu erstellen. KPA EtherCAT Studio basiert auf SDF und kann als gutes Beispiel für das EtherCAT-Konfigurationstool angesehen werden.

SDF Architektur und Integration


Das SDF bietet Front-End-Schnittstellen:

  • .NET Remoting, ermöglicht es, eine Verbindung zur laufenden SDF-Instanz remote herzustellen.
  • WCF (Windows Communication Foundation)
  • COM (Component Object Model)

Das SDF ist Online mit dem KPA EtherCAT-Master als Backend verbunden und unterstützt alle ETG-Spezifikationen; das SDF könnte in jede IDE integriert werden.

Das SDF ist bereits in mehrere IDEs und Tools integriert:

  • d2t
  • KPA Automation
  • FEV
  • ISaGRAF
  • Phoenix software …

SDF-Komponenten

SDF-Core-Schnittstellen und grafische Benutzerschnittstellen (GUI-Komponenten) bieten vollständige Satzobjekte für das benutzerdefinierte EtherCAT-Konfigurations-Tool mit dem BLF-Verfahren (Markenkennzeichnung / brand labeling).

Benutzeroberfläche (User Interface UI)

  • Dialoge
  • Bedienelemente

Automatisierungsschnittstelle / Business-Objekte (BL)

  • Core-Schnittstellen, die das EtherCAT-Objektmodell repräsentieren
    • Projekt, Sicherheit
    • Master, Slave, Prozessabbild, …
    • Slave-Bibliothek
    • Online-Schnittstelle zum Master über Remote-Prozedur-Aufrufe (RPC)
  • Erweiterungen:
    • Plug-Ins
    • Werkzeuge
  • Anpassungen:
    • Lokalisierungen
    • Markenkennzeichnung

Das SDF ist derzeit auf einige Sprachen beschränkt, kann aber durch Implementierungs-Verfahren auf jede beliebige Sprache erweitert werden.
Die SDF-Funktionen können jederzeit durch das Erstellen benutzerdefinierter Tools und Plug-Ins erweitert werden. Für weitere Informationen lesen Sie bitte unseren SDF Flyer.

Eine SDF-Evaluierungsversion ist über das Kundenportal oder durch direkten Kontakt zu Sales verfügbar.