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EtherCAT-Gateway
11.2 EtherCAT Grundlagen
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Allgemeines
Feldbusse haben sich seit vielen Jahren in der Automatisierungstechnik etabliert. Da einerseits die
Forderung 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 Beck-
hoff Automation GmbH, Germany.
EtherCAT bedeutet Ethernet for Controller and Automation Techology. Es wurde ursprünglich von
der Firma Beckhoff Automation GmbH entwickelt und wird nun von der EtherCAT Technology Group
(ETG) unterstützt 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. Ether-
CAT erfüllt als offenes Feldbus-System das Anwenderprofil für den Bereich industrieller Echtzeitsys-
teme.
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 transpor-
tiert. Dieses wiederum kann aus mehreren Untertelegrammen bestehen, die jeweils einen Speicher-
bereich des Prozessabbilds bedienen.
Übertragungsmedium
EtherCAT verwendet als Übertragungsmedium Ethernet. Es kommen Standard-CAT5-Kabel zum Ein-
satz. Hierbei sind Leitungslängen von bis zu 100 m zwischen 2 Teilnehmern möglich.
In einem EtherCAT-Netzwerk dürfen nur EtherCAT-Komponenten verwendet werden. Für die Reali-
sierung von Topologien abweichend von der Linienstruktur sind entsprechende EtherCAT-Kompo-
nenten erforderlich, 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
laufenden Datenstrom die für ihn bestimmten Daten, fügt seine Antwortdaten in das Telegramm ein
und sendet das Telegramm weiter zum nächsten Teilnehmer. Dieser verfährt auf die gleiche Weise
mit dem Telegramm.
Ist das Telegramm beim letzten Teilnehmer angekommen, stellt dieser fest, dass kein weiterer Teil-
nehmer angeschlossen ist und sendet das Telegramm zurück an den Master. Hierbei wird das Tele-
gramm über das andere Adernpaar durch alle Teilnehmer zum Master gesendet (Vollduplex). Durch
die Steckreihenfolge und die Nutzung der Vollduplex-Technologie stellt EtherCAT einen logischen
Ring dar.
Wieland Electric GmbH | BA000969 | 11/2021 [11107]
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