Cómo configurar el puerto de red para ethercat

EtherCAT====Ethernet para tecnología de automatización de control====Ethernet para tecnología de automatización de control

EtherCAT es un sistema de bus de campo basado en Ethernet de arquitectura abierta. A menudo se le llama Ethernet en tiempo real, Ethernet abierta en tiempo real.

EtherCAT es una Ethernet industrial determinista desarrollada por primera vez por Beckhoff en Alemania.

EtherCAT se utiliza principalmente para comunicaciones de ultra alta velocidad en el campo de la automatización.

Una breve introducción a EtherCAT

EtherCAT (Ethernet para tecnología de automatización de control) de Beckhoff. ) la tecnología se basa en el sistema de bus de campo Ethernet con rendimiento superior, flexibilidad de topología y capacidades de configuración del sistema. La tecnología EtherCAT (tecnología Ethernet para automatización de control) de Beckhoff se caracteriza por su alto rendimiento, topología flexible y configuración sencilla del sistema.

EtherCAT supera las limitaciones de los sistemas de bus de campo tradicionales y establece nuevos estándares de rendimiento para la tecnología de bus de campo: se pueden actualizar 1.000 E/S en 30 segundos, se optimiza verticalmente con integración de tecnologías Ethernet e Internet y una capacidad de red prácticamente ilimitada .

Con EtherCAT, las costosas topologías de Ethernet en estrella se pueden reemplazar por topologías de línea simples, eliminando la necesidad de costosos componentes de infraestructura, y EtherCAT también se puede utilizar para integrar otros dispositivos conectados mediante equipos Ethernet tradicionales.

Mientras que otras soluciones Ethernet en tiempo real requieren hardware maestro especializado o tarjetas de escáner, EtherCAT se puede implementar con tarjetas Ethernet estándar económicas.

EtherCAT tiene un rendimiento de comunicación excelente, un cableado muy sencillo y está abierto a otros protocolos. Los sistemas de bus de campo tradicionales han llegado a sus límites, pero EtherCAT supera los límites al establecer nuevos estándares tecnológicos: 1000 actualizaciones de E/S en 30 milisegundos, una selección de cables de par trenzado o fibra óptica y el uso de Ethernet Optimización vertical e integración de redes y Tecnologías de Internet. Con EtherCAT, las costosas topologías de Ethernet en estrella se pueden reemplazar por topologías de línea simples, eliminando la necesidad de costosos componentes de infraestructura. Mientras que otras soluciones Ethernet en tiempo real requieren conexiones especiales al controlador, EtherCAT se puede implementar con tarjetas de red Ethernet (NIC) estándar y económicas.

EtherCAT tiene una variedad de mecanismos para soportar la comunicación maestro-esclavo, esclavo-esclavo y maestro-maestro.

Implementa funciones de seguridad y extiende la tecnología Ethernet a la capa de E/S de una manera técnicamente viable y económicamente viable.

EtherCAT es altamente funcional y totalmente compatible con Ethernet, integrando tecnología de Internet en dispositivos simples y maximizando el enorme ancho de banda proporcionado por Ethernet, convirtiéndola en una tecnología de red rentable y en tiempo real.

Antecedentes de EtherCAT + principios de protocolo + historial del equipo

Consulte:

Complete los antecedentes de EtherCAT + principios de protocolo + historial del equipo

Características de EtherCAT

Breve descripción de las características:

Aspectos técnicos destacados

- Ethernet directamente al módulo terminal - con total continuidad

- Interfaz de proceso Ethernet escalable de 1 bit a 64 kB

- La primera verdadera solución Ethernet a nivel de campo

- Sincronización precisa

Rendimiento

- 256 E/S digitales en 12 μs

- 1000 E/S digitales en 30 μs

- 200 E/S cuantitativas analógicas se completan en 50 μs (16 bits) y la velocidad de muestreo es de 16 bits.

16 bits) a 20 kHz

- 100 servoejes cada 100 μs

- 12.000 E/S digitales cada 350 μs

Topología

- Topología de bus, árbol o estrella

- Hasta 65.535 dispositivos en un sistema

- Tamaño del sistema: casi sin límite (500 km)

- Disponible con o sin switch

- Cableado económico: Cable Ethernet industrial (CAT 5)

- Cable de par trenzado Capa física:

- Ethernet 100 BASE -TX, la distancia máxima entre dos dispositivos es de 100 metros

- O: distancia máxima entre dos dispositivos esclavos mediante cable óptico 20 km

- Admite segmentos de bus intercambiables en caliente

Espacio de direcciones

- Imagen de proceso de red completa: 4 Gbyte

- Imagen de proceso del dispositivo: 1 bit a 64 kbyte

- Direccionamiento: configurable libremente

- Selección de dirección del dispositivo: selección automática por software

Ventaja de costes

- No se requieren más ajustes de red: costes de ingeniería reducidos

- No se requieren más ajustes de red: costos de ingeniería reducidos

- No se requieren ajustes de red adicionales: costos de ingeniería reducidos

- Funcionalidad completa en tiempo real a través de alojamiento de software: no se requieren tarjetas enchufables

- No se requieren componentes de infraestructura activa (conmutadores, etc.)

- EtherCAT es más rápido que los cables de bus de campo tradicionales Utiliza menos cables y conectores Ethernet

- Utiliza EtherCAT menos cables y conectores que los cables de bus de campo tradicionales. EtherCAT utiliza menos cables Ethernet que los cables y conectores de red de bus de campo tradicionales

- Terminales de E/S directas de EtherCAT: no se necesitan acopladores de bus complejos

- Controlador esclavo EtherCAT altamente integrado, lo que reduce los costos de interfaz

Protocolo

EtherCAT: protocolo optimizado integrado directamente en la trama Ethernet

- Completamente implementado en hardware

- Para enrutamiento e interfaces: tipos de datos sobremuestreados para mediciones de alta resolución

Diagnóstico

- Detección de puntos de interrupción

- Línea continua Medición de calidad para identificar fallos de transmisión

- Vista de topología

Interfaces

- Conmutadores para dispositivos Ethernet estándar

- Los conmutadores detectan fallos de transmisión Terminales de conmutación para dispositivos Ethernet estándar

- Terminales de bus de campo para dispositivos de bus de campo

- Interfaces seriales distribuidas

- Pasarela de comunicación

- Pasarela. para conectar otras puertas de enlace y otros sistemas EtherCAT

Apertura

- Totalmente compatible con Ethernet Compatible

- Funciona con conmutadores y enrutadores

- Se puede mezclar con otros protocolos

- Tecnología de Internet (servidor web, servidor FTP, etc.) - Tecnología de Internet (servidor web, servidor FTP, etc.) - Tecnología de Internet (servidor web, servidor FTP, etc.) .) - Tecnología de Internet (servidor web, servidor FTP, etc.) - Tecnología de Internet (servidor web, servidor FTP, etc.).

)

- Compatible con la serie de módulos de terminal de bus existente

- Protocolo completamente abierto

- EtherCAT cumple con los estándares IEC, ISO y SEMI

Asociación de Tecnología EtherCAT

- Alianza internacional de empresas miembro

- Los miembros incluyen usuarios y fabricantes

- Apoyar el desarrollo de tecnología

- Garantizar interoperabilidad - Garantizar la interoperabilidad

- Integrar y desarrollar especificaciones de dispositivos

Sus funciones ahora se describen en detalle:

Procesamiento del protocolo EtherCAT Completamente implementado en hardware

El protocolo ASIC se puede configurar de forma flexible.

La interfaz de proceso es escalable desde 1 bit hasta 64 kbytes.

Más información:

Ethernet se puede enrutar directamente al terminal:

El protocolo Ethernet compatible con IEEE 802.3 no requiere buses adicionales para acceder a equipos individuales . La capa física en el dispositivo de acoplamiento se convierte de 100BASE-TX o -FX al E-bus para dispositivos modulares como bloques de terminales electrónicos. El tipo de señalización E-bus (LVDS) en la regleta de bornes no es exclusivo y también se puede utilizar para Ethernet de 10 Gbit. Al final de la regleta de terminales, las características físicas del bus se convierten nuevamente al estándar 100BASE-TX.

La MAC Ethernet integrada en la placa base es suficiente para usarse como hardware en el dispositivo principal, y DMA (Acceso Directo a Memoria) se usa para transferir datos a la memoria principal, aliviando así la carga de la CPU. de acceder a los datos de la red. Los adaptadores multipuerto de Beckhoff utilizan el mismo principio para agrupar hasta cuatro canales Ethernet en una única ranura PCI.

Rendimiento más allá de EtherCAT

EtherCAT lleva el rendimiento de la red al siguiente nivel.

Incluyendo el tiempo del ciclo de E/S, la actualización de 1000 E/S lleva solo 30 segundos.

Una sola trama Ethernet puede intercambiar hasta 1486 bytes de datos de proceso, lo que equivale a casi 12.000 entradas y salidas digitales, y solo se necesitan 300 segundos para transmitir estos datos.

La comunicación con 100 servoejes se produce cada 100 segundos, por lo que se pueden realizar actualizaciones dentro de este ciclo. La posición real y el estado de todos los ejes, así como los valores de comando y los datos de control, se pueden actualizar dentro de este ciclo, y la tecnología de reloj distribuido permite que la desviación de sincronización de los ejes sea inferior a 1 microsegundo.

La tecnología EtherCAT de rendimiento ultraalto permite conceptos de control que no son posibles con los sistemas de bus de campo tradicionales.

Esto permite crear bucles de control de velocidad ultraalta sobre el autobús. Las funciones que antes requerían hardware local dedicado ahora se pueden asignar mediante software. Los enormes recursos de ancho de banda permiten que los datos de estado se transmitan en paralelo con cualquier dato. etherCAT adapta la tecnología de comunicación a la enorme potencia informática de los modernos PC industriales, el sistema de bus ya no es un cuello de botella en el concepto de control y la periferia distribuida funciona más rápido que la mayoría de las interfaces de periferia locales.

Esta ventaja en el rendimiento de la red es más evidente en controladores pequeños con una potencia informática relativamente débil. Los tiempos de ciclo de EtherCAT son muy cortos y se pueden completar entre dos ciclos de control. Como resultado, el controlador siempre tiene acceso a los datos de entrada más recientes; el direccionamiento de salida tiene una latencia mínima. La capacidad de respuesta del controlador se puede mejorar significativamente sin aumentar su propia potencia informática.

Con la integración del hardware esclavo y el acceso directo a la memoria del controlador de red maestro, todo el procesamiento del protocolo se implementa en el hardware y, por lo tanto, es completamente independiente del sistema operativo en tiempo real, el rendimiento de la CPU o la implementación del software de la pila de protocolos. Influencia.

Incluyendo el tiempo del ciclo de E/S, el tiempo de actualización para 1000 E/S es de sólo 30 segundos.

Una sola trama Ethernet puede intercambiar hasta 1486 bytes de datos de proceso, lo que equivale a casi 12.000 entradas y salidas digitales, y solo lleva 300 segundos transmitir estos datos.

La velocidad de comunicación de los 100 servoejes también es muy rápida: la posición real y el estado de todos los ejes, así como los valores de comando y los datos de control, se actualizan cada 100 segundos. La tecnología de reloj distribuido permite la desviación de sincronización de cada eje a menos de 1 microsegundo.

Incluso con este rendimiento, el ancho de banda es suficiente para comunicaciones asíncronas como TCP/IP, descarga de parámetros o carga de datos de diagnóstico.

El rendimiento extremadamente alto de la tecnología EtherCAT permite conceptos de control que no son posibles con los sistemas de bus de campo tradicionales. EtherCAT adapta la tecnología de comunicación a la inmensa potencia informática de los modernos PC industriales, el sistema de bus ya no es un cuello de botella para el concepto de control y la E/S distribuida puede funcionar más rápido que la mayoría de las interfaces de E/S locales. Su principio es escalable y no se limita a la velocidad de comunicación de 100 M bps, sino que incluso puede ampliarse a 1000 M bps Ethernet.

En resumen:

La razón del corto tiempo de ciclo de EtherCAT es que el microprocesador de la estación esclava no necesita procesar los paquetes Ethernet. Toda la información del programa es manejada por el hardware del controlador esclavo. Esta característica, combinada con el principio funcional de EtherCAT, hace de EtherCAT un sistema de E/S distribuidas de alto rendimiento: el intercambio de datos de programa con mil E/S digitales distribuidas tarda sólo 30 segundos, lo que equivale a 100 Mbit/s Ethernet Transmite 125 bytes de datos. Un sistema que lee y escribe 100 servoejes con una velocidad de actualización de hasta 10 kHz. Las velocidades de actualización típicas oscilan entre 1 y 30 kHz, pero también se pueden utilizar velocidades de actualización más bajas para evitar accesos directos a la memoria que son demasiado frecuentes como para afectar el funcionamiento de la PC host.

Topología EtherCAT

Bus, árbol o estrella: EtherCAT soporta casi todos los tipos de topologías.

Por lo tanto, la estructura de bus o estructura de línea denominada bus de campo también se puede utilizar para Ethernet y no está limitada por la cantidad de conmutadores o concentradores en cascada.

La forma más eficiente de enrutar un sistema es combinar topologías de línea, rama o árbol. Dado que en muchos dispositivos (como los módulos de E/S) ya existen las interfaces necesarias, no se necesitan interruptores adicionales.

Por supuesto, todavía se puede utilizar la topología en estrella tradicional basada en Ethernet.

También se pueden utilizar diferentes cables para aumentar la flexibilidad: el cable Ethernet estándar de categoría 5, flexible y rentable, transmite señales en modo 100BASE-TX, con una longitud máxima de cable de 100 metros entre dos dispositivos.

Se puede lograr una combinación completa de diferentes cables Ethernet (como diferentes cables de fibra óptica y cables de cobre) a través de conmutadores o conversores de medios.

Las variantes de señal se pueden seleccionar individualmente para cada separación de cables. La capacidad de la red es prácticamente ilimitada ya que la cantidad de dispositivos conectados puede ser de hasta 65,535.

En resumen:

EtherCAT utiliza una capa física Ethernet full-duplex y un esclavo puede tener dos o más puertos. Si un dispositivo no puede detectar otro dispositivo aguas abajo, el controlador del dispositivo esclavo cierra automáticamente el puerto correspondiente y devuelve una trama Ethernet. Debido a estas propiedades, EtherCAT admite casi cualquier topología de red, incluido bus, árbol o estrella, y las topologías de bus comúnmente utilizadas en buses de campo también se pueden usar para Ethernet.

La topología EtherCAT puede ser cualquier combinación de cables, ramas o trozos de red. Un dispositivo con tres o más interfaces Ethernet se puede utilizar como divisor, no necesariamente como conmutador de red. Gracias a la capa física Ethernet 100BASE-TX, la distancia entre dos dispositivos puede ser de hasta 100 metros, y se pueden incluir hasta 65.535 dispositivos en una red segmentada EtherCAT. Si la red EtherCAT utiliza una topología en anillo (el dispositivo maestro debe tener dos puertos de comunicación), la red también tiene redundancia de cable.

La velocidad de EtherCAT

El principio técnico de EtherCAT es escalable y su velocidad de comunicación no se limita a 100 Mbaud, sino que incluso se puede ampliar a Gbit Ethernet.

EtherCAT reemplaza a PCI

A medida que los componentes de la PC se miniaturizan gradualmente, el tamaño de las PC industriales depende cada vez más del número de ranuras. El ancho de banda de Fast Ethernet y la longitud de los datos de proceso del hardware de comunicación EtherCAT abren nuevas posibilidades en este ámbito: las interfaces convencionales de los PC industriales ahora se pueden transformar en terminales de interfaz EtherCAT integrados.

Además de abordar sistemas complejos como E/S distribuidas, unidades de accionamiento y control, así como maestros de bus de campo, interfaces seriales rápidas, puertas de enlace y otras interfaces de comunicación, también es posible abordar E/S distribuidas. O. Unidades de accionamiento y control, así como maestros de bus de campo, interfaces seriales rápidas, puertas de enlace y otras interfaces de comunicación. Incluso puede conectar otros dispositivos Ethernet independientes del protocolo a través de dispositivos de puerto de conmutador distribuido. Porque una interfaz Ethernet es suficiente para satisfacer las necesidades de comunicación de todo el dispositivo periférico.

Por lo tanto, esto no sólo simplifica enormemente el tamaño y la apariencia del host de PC industrial, sino que también reduce el costo del host de PC industrial.

Relojes distribuidos a través de EtherCAT

La sincronización precisa es particularmente importante para procesos distribuidos con movimientos sincronizados, como cuando varios servoejes ejecutan movimientos coordinados simultáneamente. El método de sincronización más eficaz es la colocación precisa de relojes distribuidos.

En comparación con la comunicación totalmente síncrona, donde las fallas de comunicación pueden afectar inmediatamente la calidad de la sincronización, los relojes distribuidos son extremadamente tolerantes a los retrasos causados ​​por posibles fallas en el sistema de comunicación. En EtherCAT, el intercambio de datos se basa enteramente en mecanismos de hardware. Debido a la estructura de anillo lógica (capa física a través de Fast Ethernet full-duplex) de la comunicación, el reloj maestro puede determinar de forma sencilla y precisa el desplazamiento del retardo propagado por los relojes esclavos individuales y viceversa. Los relojes distribuidos se ajustan de acuerdo con este valor, lo que significa que toda la red puede utilizar una base de tiempo de error de sincronización determinista y muy precisa con una fluctuación de señal de menos de 1 microsegundo.

La sincronización externa (por ejemplo, entre fábricas) puede basarse en el estándar IEEE 1588. Para obtener más información, consulte: Especificación de automatización industrial para la sincronización de tiempo organizacional: IEEE 1588

Además, los relojes distribuidos de alta resolución se pueden usar no solo para la sincronización sino también para proporcionar información precisa de la hora local para la recopilación de datos. Cuando el tiempo de muestreo es corto, incluso una pequeña desviación de sincronización instantánea de la medición de posición dará lugar a un gran cambio en el cálculo de la velocidad, como la velocidad del cálculo de la posición del controlador de movimiento mediante detección secuencial. En EtherCAT, el tipo de datos de marca de tiempo se introdujo como una extensión lógica y el gran ancho de banda proporcionado por Ethernet permite vincular tiempos del sistema de alta resolución con valores medidos. De esta manera, el cálculo preciso de la velocidad ya no se ve afectado por el error de sincronización del sistema de comunicación y es más preciso que la tecnología de medición de comunicación basada en el error de sincronización libre.

Gracias al nuevo tipo de datos ampliado, a las mediciones se les pueden asignar marcas de tiempo muy precisas.

Sincronización y coherencia: Comparación de osciloscopios de 300 nodos en dos sistemas distribuidos con longitudes de cable de 120 metros de distancia:

El protocolo EtherCAT proporciona un medio para la sincronización del sistema. por lo tanto, incluso si hay fluctuación en el ciclo del bucle de comunicación, la fluctuación del reloj será inferior a 1 segundo, lo que se aproxima al estándar del protocolo de tiempo de precisión IEEE 1588. Esto se acerca al estándar del protocolo de tiempo de precisión IEEE 1588. Por lo tanto, el dispositivo maestro EtherCAT no requiere hardware de reloj especial y puede implementarse en software en cualquier dispositivo Ethernet estándar incluso sin un coprocesador de comunicación especial.

El procedimiento estándar para configurar el reloj distribuido se inicia cuando la estación maestra envía un mensaje de difusión con una dirección específica a todas las estaciones esclavas. En una topología de anillo, todos los esclavos bloquean sus relojes internos cuando se recibe un mensaje y se bloquean nuevamente cuando regresa el mensaje. El maestro lee los valores bloqueados de todos los esclavos y calcula el retraso para cada esclavo. Para eliminar el efecto de la fluctuación y obtener el valor promedio, la estación maestra ejecuta el procedimiento anterior tantas veces como sea posible. Todos los retrasos de los esclavos se calculan en función de la posición de cada esclavo en la topología del anillo esclavo y se registran en el registro de compensación. Finalmente, la estación maestra envía un mensaje de difusión de lectura/escritura al reloj del sistema para que el reloj de la primera estación esclava se convierta en el reloj de referencia y los relojes internos de otras estaciones esclavas se ajusten para que sean los mismos que los de la primera estación esclava.

Para mantener los relojes sincronizados después de la inicialización, el reloj maestro o el reloj esclavo deben enviar periódicamente otra señal de transmisión para calcular la diferencia de velocidad entre los relojes internos del reloj esclavo, y el reloj esclavo debe poder ajustar la velocidad de su propio reloj, o disponer de otros mecanismos para ajustar su propio reloj cuando sea necesario.

El reloj del sistema es un temporizador de 64 bits que mide el tiempo en nanosegundos (ns) desde el 1 de enero de 2000 a las 0:00 a.m.

Importancia

El reloj distribuido y el reloj síncrono mencionados en EtherCAT son equivalentes a:

Dos personas (o más personas) sosteniendo relojes juntos, primero: Para señalar

para garantizar que sus respectivos tiempos sean los mismos.

De esta manera, hacer algo juntos en un momento acordado posterior garantiza la sincronización.

De lo contrario se producirán errores de tiempo, lo que afectará a la finalización del trabajo.

EtherCAT admite conexiones en caliente

Muchas aplicaciones requieren cambios en la configuración de E/S durante el tiempo de ejecución. Por ejemplo, centros de mecanizado con requisitos cambiantes, sistemas de herramientas equipados con sensores o sistemas de transporte inteligentes, actuadores de piezas flexibles o imprentas con unidades de impresión conmutables individualmente. La estructura del protocolo del sistema EtherCAT ya tiene en cuenta estos requisitos: la función Hot-Connect permite conectar y desconectar partes individuales de la red o reconfigurarlas rápidamente. La estructura del protocolo EtherCAT ya tiene en cuenta estos requisitos: la función Hot Connect puede conectar y desconectar partes de la red o reconfigurar la red "sobre la marcha", respondiendo así de forma flexible a los cambios de configuración.

Alta confiabilidad con EtherCAT

Elija cableado redundante para satisfacer las crecientes necesidades de confiabilidad del sistema y garantizar que el reemplazo de equipos no destruya la red. Puede agregar redundancia de manera rentable simplemente agregando un puerto Ethernet estándar en el lado maestro (no se requiere NIC o interfaz dedicada) y convirtiendo un solo cable de un bus a una topología de anillo.

Cuando fallan los equipos o los cables, la conmutación se puede completar en un solo ciclo. Por lo tanto, la falla del cable no es un problema incluso en aplicaciones con requisitos de control de movimiento. EtherCAT también admite redundancia maestra de reserva activa. Debido a que el chip controlador esclavo EtherCAT devuelve automática e inmediatamente tramas de datos cuando se interrumpe el bucle, la falla de un solo dispositivo no provoca la caída de toda la red. Por ejemplo, los equipos de cadena portacables se pueden configurar en una topología de rama para evitar roturas de cables.

Seguridad sobre EtherCAT: Safety over EtherCAT

EtherCAT cuenta con una versión mejorada del protocolo llamado “Safety over EtherCAT” que permite la comunicación en la misma red Comunicaciones relacionadas con la seguridad y comunicaciones de control general . Esta comunicación segura se basa en la capa de aplicación de EtherCAT y no afecta el protocolo de comunicación subyacente. La seguridad de EtherCAT está certificada según IEC 61508 y cumple con los requisitos del Nivel de integridad de seguridad (SIL) 3.

Para permitir la comunicación de datos segura a través de EtherCAT, hemos abierto el protocolo de seguridad EtherCAT, que se ha hecho público dentro de la organización ETG. La Oficina Alemana de Supervisión Técnica (T?V) ha verificado que el protocolo cumple con los requisitos de nivel SIL3 especificados en IEC 61508. La implementación del protocolo de seguridad EtherCAT en el dispositivo debe cumplir con los objetivos de seguridad. También deben tenerse en cuenta los correspondientes requisitos relacionados con el producto.

EtherCAT se utiliza como un único canal para transmitir datos de seguridad y no relacionados con la seguridad. El medio de transmisión se considera un "canal negro" y no está incluido en el protocolo de seguridad.

El mensaje de datos de seguridad en los datos del proceso EtherCAT consta de datos del proceso de seguridad y la copia de seguridad de datos requerida. Este "contenedor" realiza una resolución segura en la capa de aplicación del dispositivo. La comunicación sigue siendo un solo canal. Esto cumple con el modelo A en el anexo IEC 61784-3. Por lo tanto, los protocolos de seguridad también se pueden transmitir a través de otros sistemas de comunicación, backplanes o redes LAN inalámbricas. Seguridad EtherCAT El intercambio cíclico de datos de seguridad entre maestro y esclavo se denomina conexión supervisada por un temporizador de vigilancia. Un maestro puede establecer y monitorear conexiones con varios esclavos diferentes.

El ejemplo de aplicación en la imagen de arriba se beneficia de esta tecnología.

Los elementos seguros se pueden utilizar donde sea necesario en un sistema de automatización. En el sistema se pueden utilizar diferentes tamaños de elementos de entrada y salida locales. Las entradas y salidas adicionales se pueden ampliar según sea necesario utilizando terminales de bus seguros o no seguros. La lógica de seguridad también está integrada en la red. De este modo, un PLC estándar sin ampliaciones de seguridad puede seguir realizando tareas de control. La lógica de seguridad local necesaria para las funciones de entrada y salida seguras se implementa mediante el terminal de bus de seguridad inteligente.

Esto ahorra el coste de los costosos PLC de seguridad y permite adaptar las funciones lógicas a la tarea actual. Sólo el maestro EtherCAT seguro y los esclavos de seguridad designados se enrutan a través del PLC estándar no seguro.

El protocolo no tiene restricciones en cuanto a la longitud segura de los datos, los medios de comunicación o la velocidad en baudios.

EtherCAT se utiliza como "canal negro", es decir, el sistema de comunicación no participa en el procesamiento de seguridad.

El protocolo ha alcanzado el nivel SIL3 según IEC 61508

Los productos que ofrecen funciones de seguridad EtherCAT están en el mercado desde 2005.

Funciones de diagnóstico de EtherCAT

La experiencia práctica con sistemas de bus de campo muestra que la eficacia y el tiempo de depuración están estrechamente relacionados con las funciones de diagnóstico. Sólo detectando la falla de forma rápida y precisa e indicando claramente la ubicación de la falla será posible eliminarla. Por lo tanto, durante el desarrollo de EtherCAT, prestamos especial atención a capacidades de diagnóstico mejoradas.

Las capacidades de diagnóstico de red son fundamentales para mejorar la confiabilidad de la red, reducir el tiempo de depuración y reducir el costo total de propiedad. Sólo detectando fallos de forma rápida y precisa y etiquetándolos claramente se pueden solucionar rápidamente. Por lo tanto, durante el desarrollo de EtherCAT, se puso especial énfasis en capacidades de diagnóstico mejoradas.

Durante el proceso de depuración, es necesario verificar si la configuración real de nodos como unidades o terminales de E/S es compatible con la configuración especificada, y la topología también debe coincidir con la configuración.

Dado que el proceso de identificación de topología integrado es escalable a un solo terminal, esta verificación se puede realizar no solo al inicio del sistema, sino también cuando la red se lee automáticamente (carga de configuración).

Los fallos de bits durante la transmisión de datos se pueden detectar evaluando la suma de comprobación CRC en cada dispositivo: un polinomio CRC de 32 bits tiene una distancia de Hamming mínima de 4. Además de la detección y localización de puntos de interrupción, el protocolo, la capa física y la topología del sistema EtherCAT también permiten un control individual de la calidad de cada segmento de transmisión conectado a contadores de errores. Además de la detección y localización de puntos de interrupción, el protocolo, la capa física y la topología del sistema EtherCAT permiten un monitoreo individual de la calidad de los segmentos de transmisión individuales, mientras que la evaluación automática vinculada a los contadores de errores permite la localización precisa de segmentos críticos de la red. Además, se pueden detectar y localizar fuentes de errores incrementales o repentinos, como interferencias electromagnéticas, conectores rotos o cables dañados, incluso si no han excedido la resiliencia de la red.

La apertura de EtherCAT

La tecnología EtherCAT no sólo es totalmente compatible con Ethernet, sino también "abierta por diseño": el protocolo puede acomodar otros protocolos basados ​​en Ethernet dentro de la misma capa física Red Servicios y protocolos de red, generalmente con una pérdida mínima de rendimiento. La penalización en el rendimiento suele ser mínima. No existen restricciones sobre los tipos de dispositivos Ethernet conectados a través de puertos de conmutador dentro de un segmento EtherCAT. El tiempo del ciclo no se ve afectado. Los dispositivos con interfaces de bus de campo se pueden integrar en la red a través del maestro de bus de campo EtherCAT, mientras que la variante del protocolo UDP permite la integración del dispositivo en cualquier interfaz de ranura.