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Grundlagen zur Funktion
• auf den beiden Rück-Leitungen des Ethernet-Kabels dann ohne weiteres Processing wieder durch
jeden EtherCAT-Slave zum Master zurückbefördert
Bei kurzen Zykluszeiten von z.B. 50 µs sind dabei mindestens 20.000 Ethernet Frames je Sekunde im dem
EtherCAT-System unterwegs, zuzüglich azyklischer Organisationsframes. Der Master erwartet dabei auf die
Rückkehr der ausgesandten Frames, die z.B. die Eingangsdaten der Teilnehmer zum Master
zurücktransportieren. Die Weiterleitung der Telegramme von einem Slave zum nächsten ist dabei link-
basiert: nur wenn ein "Link"-Signal zum nächsten Teilnehmer besteht, sendet ein EtherCAT-Slave einen
Frame weiter. Im Normalfall ist davon auszugehen, dass der nachfolgende Teilnehmer jedes EtherCAT-
Telegramm auch korrekt weiterbearbeitet und am Schluss ggf. zurücksendet bzw. weiterleitet.
Entscheidend bei der Weiterleitung von EtherCAT-Telegrammen ist also, dass ein Link-Signal erst dann von
einem Slave zum anderen gemeldet wird, wenn beide wirklich bereit sind in Echtzeit an der
Datenverarbeitung teilzunehmen. Konkret darf ein EtherCAT-Slave also erst dann den jeweiligen Ethernet-
Port öffnen, wenn er umgehend einen Ethernet-Frame annehmen und weiterleiten kann.
Um üblichen Ethernet-Verkehr weiterzuleiten wird i.d.R. ein Switch oder Router eingesetzt. Treten dort
Kollisionen oder Frame-Verluste auf, wird dies von übergeordneten Protokollschichten (z.B. TCP) durch
Frame-Wiederholung ausgeglichen. Diese Betriebsart ist bei EtherCAT aufgrund der kurzen Zykluszeiten
und des Echtzeit-Anspruchs standardmäßig nicht im Einsatz. Einige Ethernet-Geräte wie z.B. spezielle
Switche melden bereits einen Link zur Gegenstelle, obwohl sie erst in einigen Millisekunden zur
Datenverarbeitung bereit sind. Besonders auffällig wird dieses Verhalten bei Medienkonvertern von
100Base-TX (Kupfer) nach 100Base-Fx (Lichtwellenleiter), die je nach Einstellung auf der Kupferseite zum
vorhergehenden EtherCAT-Slave einen Link melden, obwohl die LWL-Verbindung unterbrochen ist.
Deshalb ist die schnelle Link-Detektion ein zentraler Bestandteil eines jeden ESC (EtherCAT Slave
Controller, Hardwareverarbeitungseinheit des EtherCAT-Protokolls). Laut EtherCAT-Spezifikation kann ein
ESC über 1 bis 4 Ports verfügen, die er von sich aus kontrolliert. Öffnet er einen Port, ist dort abgehender
und ankommender Ethernet-Verkehr möglich. Die Datenflussrichtung in einem vollausgebauten ESC ist in
Abb. 3. gezeigt - dabei werden die Daten in den EtherCAT-Datagrammen nur zwischen Port 0 (A) und 3 (D)
in der EtherCAT-Processing-Unit verarbeitet.
EP9128-0021
Version: 2.3
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