Beckhoff EtherCAT

Çok yüksek hızlı haberleşme

 

Kontrol Otomasyon Teknolojisi için Ethernet

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) olağanüstü performansı ve özellikle kolay kullanımıyla öne çıkan endüstriyel otomasyon için Ethernet çözümüdür. EtherCAT, Ethernet yıldız topolojisini basit bir hat yapısına dönüştürebilir. İsteğe bağlı olarak EtherCAT, diğer Ethernet cihazlarını bağlamak için ağ anahtarı kullanarak klasik kablolamaya da imkan verir. Master, özel bir karta ihtiyaç duymaz, çok basit bir arabirimle istendiği sayıda mevcut Ethernet denetleyicilerine uygulanabilir. Bu nedenle EtherCAT küçük ve orta kontrol platformları için de uygundur ve dağıtılmış I/O’lar için yepyeni uygulama alanları oluşturacaktır.

EtherCAT teknolojisinin yüksek performansı klasik fieldbus sistemleriyle gerçekleştirilemeyen denetim ve düzenlemeye olanak sağlar. EtherCAT ile modern endüstriyel bilgisayarların üstün hesaplama performansına uygun bir iletişim teknolojisi sunulur.

 

Çalışma prensibi

Ethernet açısından bakıldığında EtherCAT, bağımsız büyük bir Ethernet cihazından başka bir şey değildir. Bu cihaz Ethernet paketlerini alıp gönderir. Cihazda mikroişlemciye sahip bir Ethernet denetleyicisi değil çok sayıda EtherCAT slave bulunur. Bu slave’ler giren paketleri geçişleri sırasında işler: kendilerine ayrılmış alanları alır ve gerekiyorsa ekleme yaparak paketi sonraki EtherCAT slave’ine iletir. Son EtherCAT-Slave zaten tamamen işlenmiş olan paketi geri gönderir, böylece ilk slave tarafından – sanki bir cevap paketiymiş gibi – denetime geri gönderilir. Paketler bu işlem sırasında yalnızca birkaç nanosaniye gecikirler.

Tüm diğer Ethernet cihazlarında olduğu gibi “çapraz” bir Ethernet kablosuyla ağ anahtarı olmaksızıni doğrudan iletişim oluşturulabilir ve bu işlem ile saf bir EtherCAT sistemi oluşur. Paketler geçiş sırasında işlenir. Paketler yalnızca çok kısa bir süre geciktirilerek iletilmeye devam edilirken slave kendisine yönelik komutları tanır ve bunları uygun bir biçimde uygular.

 

Topoloji

Hat, ağaç veya yıldız: EtherCAT neredeyse bütün topoloji tiplerini destekler. Saha haberleşme standartlarından dolayı bilenen hat yapısı böylece Ethernet için de kullanılabilir hale getirilir. Sistem kablolaması için hat ve kollardan oluşan bir yapı oldukça pratiktir: Gerekli olan arabirimler birleştiricide mevcuttur, ilave ağ anahtarlarına ihtiyaç yoktur. Elbette klasik ağ anahtarı tabanlı Ethernet yıldız topolojisi de kullanılabilir. Kablolamadaki esneklik çeşitli kablo seçenekleriyle tamamlanır. Esnek ve oldukça uygun fiyatlı standart Ethernet kabloları, seçime bağlı olarak Ethernet (100Base-TX) veya E-bus sinyali şeklinde aktarım yaparlar.

Hızlı Ethernet standartı iki cihaz arasında 100 m’lik bir hat uzunluğuna izin verirken E-bus hattı maksimum 10 m’lik mesafeler için öngörülmüştür. Her hat mesafesi için sinyal tipi tek tek seçilebilir. Maksimum 65.535 katılımcı bağlanabildiğinden ağ kapsamı pratikte sınırsızdır.

 

EtherCAT bileşenleri

Donanım açısından EtherCAT teknolojisi EtherCAT I/O terminallerinde gizlidir. IP 20 koruma sınıfındaki EtherCAT I/O sistemi daha önce kullanılan Beckhoff I/O terminal sisteminin gövdesi ile aynıdır. Klasik fieldbus sistemlerinde protokol, birleştiriciye kadar ulaşır, I/O’lar fieldbus protokolünden bağımsız çalışır. EtherCAT’de ise protokol her I/O terminalinde korunur.

E-bus bağlantısına sahip EtherCAT I/O terminallerine ek olarak kendini kanıtlamış K-bus bağlantısı bulunan standart I/O terminalleri EtherCAT birleştiricisi BK1120 üzerinden bağlanabilir. Böylece mevcut sisteme uyumluluk ve geçiş garantilenir; mevcut ve gelecek yatırımlar korunur. Beckhoff servo sürücüleri de EtherCAT’i destekler.

EtherCAT, IP 67 koruma sınıfındaki Fieldbus Kutusu gibi başka Beckhoff bileşenlerine de entegre edilmiştir. Beckhoff endüstriyel bilgisayarları, CX serisi gömülü bilgisayarları, denetim işlevselliğine sahip Kontrol Panelleri ve Ethernet PCI kartları orijinal olarak EtherCAT’e uygundur.

 

Açıklık

EtherCAT teknolojisi yalnızca Ethernet uyumlu değil, “dizayn yönü” olarak da özel bir açıklık özelliği taşımaktadır: Protokol aynı fiziksel ağ üzerindeki diğer Ethernet bazlı hizmetler ve protokollere uyumludur – genelde performansta minimum ölçüde kayıplar yaşanır. Herhangi sayıda Ethernet cihazı çevrim süresi etkilenmeden EtherCAT bölümü içinde bir ağ bağlantı noktası terminali üzerinden bağlanabilir. Saha haberleşme arabirimine sahip cihazlar EtherCAT master fieldbus I/O terminalleri üzerinden entegre edilir.