KPA EtherCAT Master

KPA EtherCAT Master logo

KPA EtherCAT Master – программный стек, который соответствует всем стандартам EtherCAT Technology Group и обладает многочисленными функциями, которые можно использовать для разработки оптимизированного по стоимости и функционального PLC на любой платформе (например, arm/arm64 или x86/x64) для управления вводом-выводом EtherCAT, производимым любым поставщиком.

Преимущества и основные возможности

  • Соответствие стандартам EtherCAT
    KPA EtherCAT Master может поставляться как в стандартной, так и в расширенной комплектации. Доступны два пакета функций по стандарту ETG.1500: Класс А (Стандартый) и Класс B (Базовый). Кроме того, Визутех Систем предлагает пакет Премиум, который включает в себя ряд дополнительных функций.
  • Подходит для большинства операционных систем и систем без ОС
    KPA EtherCAT Master подходит для различных операционных систем, таких как Windows, INtime, RTX/RTX64, Linux, Linux+Xenomai, FreeRTOS, Nucleus, QNX, VxWorks, ReWorks, Integrity, а также систем без ОС. По запросу, возможна поддержка любой ОС.
  • Аппаратные расширения для Xilinx/Intel FPGA (Altera) и Texas Instruments PRUSS Sitara CPU
    Доступны IP-ядра для Xilinx/Intel FPGA (Altera) и Texas Instruments PRUSS Sitara CPU (AM47x и AM57x) с целью улучшения продуктивности и производительности. Поддержка AM6x доступна по запросу.
  • Auto Configurator для онлайн конфигурирования
    KPA EtherCAT Master может конфигурировать шину в процессе работы без необходимости использования инструментов конфигурирования EtherCAT. Модуль Auto Configurator позволяет в приложении пользователя выбрать конфигурацию и переключаться между конфигурациями ведомого устройства, например, между управлением положением привода и регулированием скорости.
  • Передача данных логирования образа процесса в инструменты аналитики
    Логирование образа процесса (PI) позволяет собирать данные в режиме реального вре­мени и передавать их на другие уровни без воздействия на поведение контролирующей системы. Данные могут быть переданы в MATLAB, LabView (формат TDMS) и любые другие инструменты аналитики. Более того, компания Визутех Cистем предлагает специально разработанное расширениe Python, которое обеспечивает возможность сбо­ра данных для дальнейшей обработки в файл любого формата, например, CSV-файл.

Архитектура стека KPA EtherCAT Master

Стек KPA EtherCAT Master имеет модульную структуру для оптимального соответствия требованиям каждого конкретного проекта заказчика. Благодаря этому размер кода можно подогнать под требуемый размер приложения, портировать его на произвольную аппаратную платформу, разрабатывать новые или адаптировать существующие модули по отдельности, не затрагивая функционирование других модулей.
Модули стека Master сгруппированы в уровни (Layers), между которыми распределены функциональные возможности.
Архитектура стека KPA EtherCAT Master

Прикладной уровень

Прикладной уровень отвечает за взаимодействие с различными программными и/или операционными средами, а также другими приложениями и устройствами, присутствующими в системе. Его основные функции:

  1. инкапсуляция и предоставление доступа к функциям ведущего устройства локальным приложениям или процессам
  2. взаимодействие с ведущим устройством посредством службы удаленного вызова процедур (RPC)
  3. обеспечение соединения TCP/IP или UDP для обмена сообщениями с ведомыми устройствами по UDP или других задач

Ядро стека KPA EtherCAT Master

Модуль асинхронного обмена служебными данными (Mailbox)

Модуль асинхронного обмена (Mailbox) реализует протоколы для приема, передачи и обработки объектов служебных данных (SDO). Поддерживается инкапсуляция следующих протоколов, описанных в стандарте EtherCAT:

  • CAN application protocol over EtherCAT (CoE)
  • Ethernet over EtherCAT (EoE)
  • Servo Profile over EtherCAT (SoE)
  • File Access over EtherCAT (FoE)
  • Vendor specific Profile over EtherCAT (VoE)
  • ADS over EtherCAT (AoE)

Модуль образа процесса (Process Image)

Распределение адресов в образе процесса строится на основании описания в ENI-файле (EtherCAT Network Information), сгенерированного конфигурационной программой KPA EtherCAT Studio или программой стороннего поставщика. Доступ управляющей программы к образу процесса обеспечивается через прикладной интерфейс ведущего устройства (Master API).

Модуль распределенных часов (Distributed Clocks)

Данный модуль обеспечивает все устройства EtherCAT, как ведущее, так и ведомые, синхронизированным сигналом системного времени. Данная функция реализуется за счет компенсации длительности прохождения сигнала и его дрифта. Подробнее см. в документе:

  KPA EtherCAT Master Synchronization Flyer (English) (169,4 KiB, 517 hits)

Модуль планировщика кадров (Frame Scheduler)

В конфигурационной программе пользователь индивидуально устанавливает частоты сканирования каждого ведомого устройства для обновления объектов в образе процесса. Управляет скоростью передачи кадров по сети EtherCAT модуль планировщика кадров, отправляя и принимая данные через сетевой адаптер с заданной частотой.

Уровень абстрагирования операционной системы (OSAL)

KPA EtherCAT Master logo
Данный уровень позволяет портировать стек KPA EtherCAT Master на любую операционную систему с минимальными затратами.
Уровень состоит из двух модулей:

  • модуль функций ОС содержит обертки для функций, работающих с потоками, таймерами, мьютексами и тд., реализация которых зависит от конкретной ОС
  • модуль драйвера сетевого адаптера (NIC), который предоставляет интерфейс для ядра ведущего устройства, абстрагированный от конкретной реализации сетевого адаптера

Операционные системы

Logo Intime
Logo Linux
Logo QNX
Logo RTX
Logo VxWorks
Logo Xenomai

Замечание: продукт был успешно портирован на такие ОС, как Windows XP, Windows CE6/7, OnTime RTOS-32, PikeOS, RTAI, но их активная поддержка не осуществляется. Возможно портирование на другие ОС по запросу клиента.

Тест производительности стека KPA EtherCAT Master

Конфигурация «Простая»:
Кадр 64Б, 1 LRD / 1 LWR, без DC, без Mailbox (EK1100 – EL1004 – EL2004)

Конфигурация «Сложная»:
1 полный кадр (кадр 1514Б для PDO), команды LRD/LWR, DC, Mailbox через EVENT (EK1100-EL1004-EL2004-EL1252-EL3102-EL4102-EL6751-EL6751)

Тестовая платформа:
CPU: Intel® Core i7-3770 CPU 3.40 ГГц
NIC: Intel® Gigabit CT desktop adapter
RAM: 8 ГБ

1. Сравнение результатов производительности ведущего устройства на различных операционных системах с одним и тем же процессором Intel Core i7 (одно ядро для всех потоков)

Конфигурация «Простая»
INtime RTX qnx vxworks" xenomai
Длительность цикла, мкс 100 100 100 100 100
Джиттер, ± мкс 5 2 7 10 1
Среднее время ответа ведомого, мкс 43 32 43 33 22
Средняя загрузка CPU, % 16 21 21 21 13,3

Конфигурация «Сложная»

INtime RTX qnx vxworks" xenomai
Длительность цикла, мкс 200 200 200 200 200
Джиттер, ± мкс 4 2 3 4 1
Среднее время ответа ведомого, мкс 170 150 171 166 154
Средняя загрузка CPU, % 10 12 13 13 3,8

2. Наилучший показатель производительности ведущего устройства на различных операционных системах с одним и тем же процессором (одно ядро для всех потоков)

Конфигурация «Простая»

INtime RTX qnx vxworks" xenomai
Длительность цикла, мкс 50 50 100 100 50
Джиттер, ± мкс 10 3 7 10 1
Среднее время ответа ведомого, мкс 43 32 43 33 22
Средняя загрузка CPU, % 31 41 21 21 27,5
Config «Complex»:
INtime RTX qnx vxworks" xenomai
Длительность цикла, мкс 200 200 200 200 200
Джиттер, ± мкс 4 2 3 4 1
Среднее время ответа ведомого, мкс 170 150 171 166 154
Средняя загрузка CPU, % 10 12 13 13 3,8

Комплекты поставки KPA EtherCAT Master

Каждый комплект поставки содержит набор функций в соответствии с определенным классом, благодаря чему покупатель может выбрать поставку того класса, который наилучшим образом отвечает требованиям его приложения. Таблица сравнения функций комплектов Basic (Class B) и Standard (Class A) содержится в следующем файле:

  KPA EtherCAT Master Classes Flyer (English) (361,7 KiB, 595 hits)

Пакеты функций и расширения

Помимо вышеуказанных классов, покупатель может приобрести следующие пакеты функций и расширения:

Пакеты функций

Расширения

  • логгер данных и кадров
  • разграничение доступа
  • Multi Master (Master 1.6)
  • расширенная диагностика (Master 1.6)
  • база данных CAN (DBC)
  • Master OD
  • EtherCAT Automation Protocol (EAP)
  • онлайн-конфигурирование
  • кэширование данных

Операционная система

Завершающий пункт выбора пакета поставки – операционная система. Со списком поддерживаемых операционных систем можно ознакомиться выше.

Хотите скачать пробную версию KPA EtherCAT Master?

Запросить пробную версию

Получите дополнительную информацию по интересующим вас вопросам

Указывая свой электронный адрес, вы даете согласие на получение ответа по электронной почте.

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.