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.

Новые возможности

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, koenig-pa GmbH 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 koenig-pa GmbH 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) (240,6 KB, 866 hitss)

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)


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

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

3. Сравнение результатов производительности ведущего устройства работающего на одной и той же плате при разных способах передачи данных
(например, с использованием Аппаратной отправки по времени).

Через Linux драйвер Через PRUSS драйвер Через PRUSS с Аппаратной отправкой по времени
Длительность цикла, мкс min 232 – max 1705 min 823 – max 1167 min 999 – max 1000
Среднее время ответа ведомого, мкс 348 176 7
Средняя загрузка CPU, % 47 32 29
Подробнее см. в документе:

  Сравнение производительности оборудования (English) (980,6 KB, 17 hitss)

Комплекты поставки KPA EtherCAT Master

KPA EtherCAT Master может поставляться как в стандартной комплектации, так и комплектации, подобранной под конкретные требования заказчика. Доступны два стандартных пакета функций в соответствии с требованиями ETG.1500: стандартный (Class A) и базовый (Class B). Кроме того, koenig-pa предлагает дополнительный пакет Премиум с расширенным функционалом.

Таблица сравнения функций базового и стандартного комплектов приведена в следующем файле.

  KPA EtherCAT Master Classes Flyer (English) (831,1 KB, 927 hitss)

  KPA EtherCAT Master WhitePaper (English) (1,7 MB, 1 323 hitss)

Дополнительные функции

Следующие дополнительные функции KPA EtherCAT Master можно либо приобрести отдельно, либо включить в состав любого пакета функций.

Поддержка WebSocket / OPC UA

Конфигурация мастера и переменные доступны для внешних приложений и сервисов через различные протоколы, включая WebSocket и OPC UA.

Операционные системы

Мы предлагаем KPA EtherCAT Master для следующих операционных систем общего назначения и реального времени:

  • Windows
  • INtime
  • Linux RT Preemt
  • Xenomai
  • QNX
  • RTX/RTX64
  • VxWorks
  • Integrity
  • FreeRTOS
  • Nucleus

По запросу осуществим поддержку любой другой операционной системы.
KPA EtherCAT Master также доступен для таких ОС, как Windows XP, CE6 / 7, OnTime RTOS-32, PikeOS, RTAI и других, но без активной поддержки.

TI AM3xxx

BeagleBone Black with ARM® Cortex A8

Мы предоставляет Пакет для Интеграции Драйвера с сетевым драйвером КРА позволяющий ускорить коммуникацию с платой BeagleBone Black.
Улучшен Ethercat драйвер для стандартного интерфейса TI LAN.
для Linux with Xenomai
Master в1.6.53902.0 и в2.4.46803.0 поддерживает платформу BeagleBone Black с процессором ARM® Cortex A8 для Linux Xenomai версий 2.6/3.0/3.1.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.
для Linux Rt-Preempt
Master в2.4.47806.0 поддерживает платформу BeagleBone Black с процессором ARM® Cortex A8 для Linux 6.4.1 с соответствующим Rt-Preempt пакетом.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.
для QNX 6.6
Master в1.6.53720.0 поддерживает плату BeagleBone Black с процессором ARM® Cortex A8 для QNX 6.6.
Используются стандартные QNX LAN драйвера, в сетевом стэке. Master работает в сетевом (ядре) пространстве.
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.

TI AM4xxx

MYIR с TI AM437x Series ARM® Cortex A9

для Linux Rt-Preempt
Master в2.4.47806.0 поддерживает плату MYIR с TI AM437x Series ARM® Cortex A9 для Linux 5.3.1 с соответствующим Rt-Preempt пакетом.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.

Xilinx Zynq®

Xilinx Zynq® ZedBoard с ARM® Cortex A9

для FreeRTOS
Master в2.4.48713.0 поддерживает плату Xilinx Zynq® ZedBoard с процессором Cortex A9 для FreeRTOS 10.0 (BSP созданная в Xilinx Vivado 2018) и со специализированным драйвером для ip core.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.
для Linux Xenomai
Master в2.4.45417.0 поддерживает плату Xilinx Zynq® ZedBoard с процессором Cortex A9 для Linux Xenomai версии 3.0.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.

Xilinx Zynq® Ultrascale+

Xilinx Zynq® UltraScale+ ZCU102 с ARM® Cortex A53 / Cortex R5

для FreeRTOS
Master в2.4.48714.0 поддерживает плату Xilinx Zynq® UltraScale+ ZCU102 с процессором ARM® Cortex-A53 / Cortex-R5 для FreeRTOS 10.0 (BSP созданная в Xilinx Vivado 2018).
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.
для Linux Xenomai
Master в2.4.46803.0 поддерживает плату Xilinx Zynq® UltraScale+ ZCU102 с процессором ARM® Cortex-A53 / Cortex-R5 для Xenomai версии 3.0.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.

NanoPi-NEO2

NanoPi-NEO2 с Allwinner H5, Quad-core 64-bit high-performance ARM® Cortex A53

for Linux Rt-Preempt
Master в1.6.54518.0 and в2.4.47806.0 поддерживает плату NanoPi-NEO2 с Allwinner H5, Quad-core 64-bit high-performance ARM® Cortex A53 дляr Linux 6.3.1 с соответствующим Rt-Preempt пакетом.
Доступные расширения для в1.6.54518.0: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.
Доступные расширения для в2.4.47806.0: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.

САЛЮТ-ЭЛ240М1

САЛЮТ-ЭЛ240М1 с двумя ARM® Cortex A9

для Linux Rt-Preempt
Master в2.4.47806.0 поддерживает плату САЛЮТ-ЭЛ240М1 с двумя процессорами ARM® Cortex A9 для Linux 5.3.1 с соответствующим Rt-Preempt пакетом.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.

Intel® x86/x64

Gold G5420, i3-6200U
для Windows
Master в1.6.53902.0 и в2.4.45405.0 поддерживает плату Intel® Gold G5420 i3-6200U, i7200U для Windows v7 / 10.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.
для Linux Rt-Preempt
Master в1.6.54518.0 и в2.4.15804.0 поддерживает плату Intel® Genuine для Linux 6.4.0 с соответствующим Rt-Preempt пакетом.
Доступные расширения для в1.6.54518.0: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.
Доступные расширения для в2.4.15804.0: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, Master Redundancy, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, Аппаратная отправка по времени.
для INtime
Master в1.6.54518.0 поддерживает плату Atom для INtime версиий 4.01/6.3/6.4.
(контроеллер памяти, i210,i211,i218,i219==LAN, Realtek==LAN)
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, VCOM драйвер.

Intel® i7
для Linux Rt-Preempt
Master в2.4.47806.0 поддерживает плату Intel® i7 для Linux версий 5.4/6.4/7.3 с соответствующим Rt-Preempt пакетом.
Доступные расширения: Онлайн конфигуратор, Кабельное резервирование, CAN DBC драйвер, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.
для RTX64
Master в1.6.54518.0 и в2.4.45405.0 поддерживает плату Intel® i7 для RTX64 версий 3.5-3.7 / 4.0.
Доступные расширения для в1.6.54518.0: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, VCOM драйвер.

Atom
для INtime
Master в1.6.54518.0 поддерживает плату Atom для INtime версий 4.01/6.3/6.4.
(контроллер памяти , i210,i211,i218,i219==LAN, Realtek==LAN)
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, VCOM драйвер.

Celeron®, Core-2 Duo, i5 4/6 generation, ARM v7/v8
для QNX
Master в1.6.54518.0 поддерживает плату Intel® Celeron® 827E 1.4 GHz / Pentium D / Core 2 Duo CPU E7500 для QNX версий 6.5 / 6.6 / 7.0.
Master работает в стевом стэке то есть в ядре.
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.

Pentium 4
для VxWorks
Master в1.6.54901.0 поддерживает плату Intel® Pentium 4 smp для VxWorks версий 6.9 -7.0.
Available extensions: Cable redundancy, Data Logger, Frame Logger, PI Snapshot, Hot connect, Mailbox Gateway, Events handler, Multimaster.
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.

AMD x86/x64

FX8320

для INtime
Master в1.6.54518.0 поддерживает плату AMD FX(tm)-8320 8-core 3.41GHz для INtime версий 4.01/6.3/6.4.
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер, VCOM драйвер.

ARM®

ARM 7

для QNX
Master в1.6.54518.0 поддерживает плату ARM v7 для QNX версий 6.5 / 6.6 / 7.0.
Master работает в сетевом стэке то есть в ядре.
Доступные расширения: Кабельное резервирование, Логирование данных, Логирование фреймов, Снимок образа процесса, Горячее подключение, Транспортный шлюз, Обработчик событий, Мультимастер.

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.