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11.2
EtherCAT Grundlagen
Allgemeines
Feldbusse haben sich seit vielen Jahren in der Automatisierungstechnik etabliert. Da einerseits die Forde-
rung nach immer höheren Geschwindigkeiten besteht, andererseits bei dieser Technologie die technischen
Grenzen bereits erreicht wurden, musste nach neuen Lösungen gesucht werden.
Das aus der Bürowelt bekannte Ethernet ist mit seinen heute überall verfügbaren 100MBit/s sehr schnell.
Durch die dort verwendete Art der Verkabelung und den Regeln bei den Zugriffsrechten ist dieses Ethernet
nicht echtzeitfähig. Dieser Effekt wurde mit EtherCAT beseitigt.
EtherCAT
Für EtherCAT gilt: EtherCAT is a registered trademark and patented technology, licensed by Beckhoff Au-
tomation GmbH, Germany.
EtherCAT bedeutet Ethernet for Controller and Automation Techology. Es wurde ursprünglich von der Fir-
ma Beckhoff Automation GmbH entwickelt und wird nun von der EtherCAT Technology Group (ETG) unter-
stützt und weiterentwickelt. Die ETG ist die weltgrößte internationale Anwender- und Herstellervereinigung
für Industrial Ethernet mit rund 1450 Mitgliedsfirmen (Stand Oktober 2010).
EtherCAT ist ein offenes Ethernet-basierendes Feldbus-System, das in der IEC genormt wird. EtherCAT
erfüllt als offenes Feldbus-System das Anwenderprofil für den Bereich industrieller Echtzeitsysteme.
Im Gegensatz zur klassischen Ethernet-Kommunikation erfolgt bei EtherCAT der Datenaustausch der I/O-
Daten bei 100MBit/s im Vollduplex-Betrieb, während das Telegramm die Koppler durchläuft. Da auf diese
Weise ein Telegramm in Sende- und in Empfangsrichtung die Daten vieler Teilnehmer erreicht, besitzt
EtherCAT eine Nutzdatenrate von über 90%.
Das für Prozessdaten optimierte EtherCAT-Protokoll wird direkt im Ethernet-Telegramm transportiert. Die-
ses wiederum kann aus mehreren Untertelegrammen bestehen, die jeweils einen Speicherbereich des Pro-
zessabbilds bedienen.
Übertragungsmedium
EtherCAT verwendet als Übertragungsmedium Ethernet. Es kommen Standard-CAT5-Kabel zum Einsatz.
Hierbei sind Leitungslängen von bis zu 100m zwischen 2 Teilnehmern möglich.
In einem EtherCAT-Netzwerk dürfen nur EtherCAT-Komponenten verwendet werden. Für die Realisierung
von Topologien abweichend von der Linienstruktur sind entsprechende EtherCAT-Komponenten erforder-
lich, welche dies unterstützen. Der Einsatz von Hubs ist nicht möglich.
Kommunikationsprinzip
Bei EtherCAT sendet der Master ein Telegramm an den ersten Teilnehmer. Dieser entnimmt aus dem lau-
fenden Datenstrom die für ihn bestimmten Daten, fügt seine Antwortdaten in das Telegramm ein und sen-
det das Telegramm weiter zum nächsten Teilnehmer. Dieser verfährt auf die gleiche Weise mit dem Tele-
gramm.
Ist das Telegramm beim letzten Teilnehmer angekommen, stellt dieser fest, dass kein weiterer Teilnehmer
angeschlossen ist und sendet das Telegramm zurück an den Master. Hierbei wird das Telegramm über
das andere Adernpaar durch alle Teilnehmer zum Master gesendet (Vollduplex). Durch die Steckreihenfol-
ge und die Nutzung der Vollduplex-Technologie stellt EtherCAT einen logischen Ring dar.
Leuze electronic
MSI 400
EtherCAT-Gateway
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