4.6 EtherCAT-Prinzip
4.7 CoE-Protokoll
Das EtherCAT-Protokoll ist speziell für die Übertragung von Prozessdaten
optimiert und wird über Ethernet übertragen. Für das EtherCAT-Protokoll
wurde ein eigener EtherType definiert, so dass EtherCAT-Daten direkt in
Standard-Ethernet-Frames transportiert werden können. Diese Übertragungs-
form wird immer dann gewählt, wenn sich alle Busteilnehmer im gleichen
Subnetz befinden.
Das EtherCAT-Telegramm kann aus mehreren Teil-Telegrammen bestehen.
Diese Teil-Telegramme können jeweils einen Speicherbereich des maximal
4 GB großen logischen Prozessabbildes bedienen. Die datentechnische Rei-
henfolge ist unabhängig von der physikalischen Reihenfolge. Bei EtherCAT
wird ein Ethernet-Datenpaket nicht wie sonst in jeder Anschaltung zunächst
empfangen, dann interpretiert und die Prozessdaten anschließend weiterko-
piert. Stattdessen werden in einem Durchlauf Ausgangsdaten aus dem Tele-
gramm entnommen und Eingangsdaten eingefügt. Die Slaves im EtherCAT-
Netzwerk entnehmen die für sie bestimmten Daten, während das Tele-
gramm das Gerät durchläuft. Ebenso werden Eingangsdaten im Durchlauf in
das Telegramm eingefügt. Die Verzögerung der Telegramme beträgt dabei
nur wenige Nanosekunden. Da ein Ethernet-Frame sowohl in Sende- als
auch in Empfangsrichtung die Daten vieler Teilnehmer erreicht, steigt die
Nutzdatenrate auf über 90 % an. Durch die Ausnutzung der Vollduplex-Eigen-
schaften von 100BASE-TX können effektive Datenraten von fast 200 MBit/s
erreicht werden.
Das Felbussystem EtherCAT nutzt das Übertragungsprotokoll CoE (CANopen
over EtherCAT).
Die Anwenderprotokolle werden über einen EtherCAT-Datenkanal getunnelt.
EtherCAT stellt mit dem CoE-Protokoll die gleichen Kommunikationsmecha-
nismen wie bei CANopen bereit (z. B. Objektverzeichnis, PDO Mapping und
SDOs). Das Netzwerkmanagement ist vergleichbar. EtherCAT kann mit
geringem Aufwand auf mit CANopen ausgestatteten Geräten implementiert
werden, da ein Großteil der CANopen-Firmware wiederverwendbar ist.
Für das CoE-Protokoll werden zwei Transferarten für die verschiedenen
CANopen-Transferarten verwendet:
•
Mailbox-Telegrammprotokoll
für die Übertragung von azyklischen Daten;
•
Prozessdaten-Telegrammprotokoll
für die Übertragung von zyklischen Daten.
Das Mailbox-Telegrammprotokoll dient zur Übertragung der unter CANopen
definierten SDOs; diese werden bei EtherCAT in SDO-Frames übertragen.
Das Prozessdaten-Telegrammprotokoll dient zur Übertragung der unter
CANopen definierten PDOs, die zum Austausch zyklischer Daten benutzt
werden; diese werden bei EtherCAT in PDO-Frames übertragen.
Die PDOs und SDOs können auf die gleiche Art verwendet werden wie beim
CANopen-Kommunikationsprotokoll.
DX-NET-ETHERCAT-2 01/14 MN040009DE www.eaton.com
4 Inbetriebnahme
4.6 EtherCAT-Prinzip
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