Feldbus - IT Wissen.info

FELDBUSSE
EtherCAT
Ethernet for control
automation technology
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Diese Echtzeittechnologie ist für die Automation, den Anlagenbau, die Produktion und
Fertigung von besonderem Interesse und zeichnet sich durch extrem geringe Zyklusund
Verzögerungszeiten aus.
http://www.ethercat.org
Das klassische Ethernet hat bedingt durch sein stochastisches Zugangsverfahren
bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Echtzeitfähigkeit. Mit EtherCAT, einer
Entwicklung der Firma Beckhoff, wird diese Einschränkung relativiert, da sich
EtherCAT, ein Feldbus, durch extrem kurze und vorhersagbare Verzögerungs- und
Zykluszeiten auszeichnet. EtherCAT ist daher als Echtzeit-Ethernet von besonderem
Interesse für die Bereiche Automation, Produktion und Fertigung.
Die Verkürzung der Durchlaufzeiten wird beim EtherCAT-Protokoll dadurch erreicht,
dass die Telegramme, das sind die aus der Datenkommunikation bekannten
Datagramme, nach dem Empfang nicht mehr interpretiert und kopiert werden,
sondern “On-the-Fly” verarbeitet werden; also quasi im Vorbeifliegen. Dabei werden
die UDP-Telegramme, die an eine so genannte Fieldbus Memory Management Unit
(FMMU) adressiert sind, von dieser gelesen, während das Telegramm zur nächsten
Station oder Steuergerät weitergeleitet wird. Auf ähnliche Weise werden
Eingangsdaten eingefügt während das Telegramm die Station passiert. Dadurch
liegen die Verzögerungszeiten der Datentelegramme bei wenigen Nanosekunden (ns).
EtherCAT arbeitet im Master-Slave-Betrieb; masterseitig kommen in der EtherCAT-
Topologie kommerziell verfügbare Netzwerkkarten (NIC) oder On-Board-Controller
zum Einsatz. Durch die FMMUs in den Slave-Knoten und den direkten Speicherzugriff
(DMA) über die Netzwerkkarten, ist der komplette Prozess hardware-orientiert und
unabhängig von Laufzeiten durch Protokollstacks, von CPU-Performance oder
Software-Implementierungen.
So beträgt die Aktualisierungszeit von 1.000 verteilten I/Os nur 30 Mikrosekunden.
Innerhalb eines Ethernet-Telegramms können bis zu 1.486 Byte an Prozessdaten
übertragen werden und das in einer Datentransferzeit von 300 Mikrosekunden.
Voraussetzung für diese kurzen Transferraten ist eine exakte Synchronisation der
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