L‘ Ethernet Fieldbus
EtherCAT – L‘ Ethernet Fieldbus
Le altre tecnologie richiedono una gestione degli I/O
locale + utilizzo di gateways
- Sincronizzazione
- Implementazione
Flash
- Collaudato
I/O
- Economico
CPU
I/O
- Configurazione
Fieldbus
Controller
Driver
- Flessibile
I/O
RAM
- Industrial Ethernet
I/O
- Velocità
•
Master for Local
Extension Bus
EtherCAT is:
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
RAM
CPU
I/O
Fieldbus
Controller
Driver
- Versatile
Flash
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2
EtherCAT - L‘ Ethernet Fieldbus.
EtherCAT is:
•
EtherCAT: Real time fino al livello di I/O
•
•
•
Nessuno strato di sottosistema presente
Nessun ritardo nei gateways
Ingressi - Uscite, Sensori, Attuatori, Drives, Displays:
Tutto in unico Sistema!
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
EtherCAT
Controller
EtherCAT
Controller
- Implementazione
EtherCAT
Controller
- Economico
EtherCAT
Controller
Driver
- Configurazione
EtherCAT
Controller
- Flessibile
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
3
EtherCAT è il Bus più Veloce
EtherCAT is:
•
Velocità di Trasmissione:
– 2 x 100 Mbit/s (Fast Ethernet, Full-Duplex)
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
•
Tempi di Aggiornamento:
–
–
–
–
–
256 digitali I/O in 11 µs
1000 digital I/O distribuiti su 100 nodi in 30 µs = 0.03 ms
200 analogiche I/O (16 bit) in 50 µs, 20 kHz Sampling Rate
100 Servo-Axis (ognuno 8 Byte In+Out) in 100 µs = 0.1 ms
12000 digitali I/O in 350 µs
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
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4
EtherCAT è il Bus più Veloce
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
•
Utilizzo della Larghezza di Banda di Ethernet per I/O e
Drives:
– Ethernet Frame: ≥ 84 Bytes
incl. Preamble + IPG (interpacket gap)
- Flessibile
Data pay load:
e.g. 2 Bit..6 Byte
- Configurazione
22 Bytes
- Economico
Ethernet Header
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
Data: ≥46 Bytes
CRC
12 Bytes
IPG
Request with output data
Master
I/O
Response with input data
- Conformance Test
- Safety
4 Bytes
Ethernet Header
Data: ≥46 Bytes
CRC
Node
reaction
time
IPG
- Ridondanza
- Versatile
– Con 4 Byte input + 4 Byte output per nodo:
• 4,75% tempo di reazione di 0 µs per nodo
• 1,9% tempo di reazione di 10 µs per nodo
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5
EtherCAT è il Bus più Veloce
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
•
Confronto Utilizzo Larghezza di Banda:
– Con 4 Byte di Dati per Nodo:
• Polling / Timeslicing: ~ 2..5 %
– Da 2 Bit di Dati per nodo:
• EtherCAT: ~ 80..97 % (Full Duplex, 2 x 100 MBit/s)
- Economico
- Implementazione
100
- Collaudato
90
- Aperto
80
- Conformance Test
70
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
60
50
40
30
20
10
0
Polling /
Timeslicing
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EtherCAT
Principio di funzionamento: Ethernet „on the fly“
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
Car
27
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
•
Analogia con i Treni ad Alta Velocità:
– “Il Treno” (Frame Ethernet ) non si ferma
– Persino osservando il “Treno” attraverso una sottile finestra ,
si è in grado di veder passare il “Treno” per intero
– “Vagoni” (Sub-Telegram) hanno una lunghezza variabile
– Si possono “estrarre” o “inserire” singole “persone” (Bits) o
interi “gruppi” (Bytes) – persino gruppi multipli per treno
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Principio di funzionamento: Ethernet „on the fly“
EtherCAT is:
- Velocità
Slave Device
Slave Device
EtherCAT Slave
Controller
EtherCAT Slave
Controller
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
•
I Process Data sono estratti ed inseriti al volo:
– La dimensione dei Process Data size per slave è
praticamente illimitata
(1 Bit…60 Kbyte, se necessario si utilizzano diversi frames)
– I Process Data possono essere modificati ad ogni ciclo, e.g.
è possibile avere tempi ciclo molto brevi per gli assi, e cicli
più lunghi per gli I/O
– Inoltre sono consentite le comunicazioni asincrone ed event
triggered
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8
Principio di funzionamento: Ethernet „on the fly“
EtherCAT is:
Master
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Collaudato
ECAT
HDR
PLC Data
NC Data
HDR 2
Ethernet Header
HDR 2
- Implementazione
HDR 1
- Economico
Data n
Ethernet
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
•
Minimo Overhead del Protocollo mediante l’Indirizzamento
– Strutture Dati del Telegramma Ottimizzate per gestire l’I/O
– Comunicazione realizzata completamente in hardware:
massimizzazione delle prestazioni (+ deterministiche!)
– Nessun switches è necessario se in rete vi sono solo
dispositivi EtherCAT
– Notevoli caratteristiche di diagnostica
– Compatibilità Ethernet conservata
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9
Performance: Esempio di Applicazione
EtherCAT is:
- Velocità
•
•
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
•
•
•
40 Axis (ognuno con 20 Byte Input/Output)
50 Stazioni di I/O per un totale di 560 di Terminali
EtherCAT
2000 Digitali + 200 Analogiche I/O
Lunghezza della rete pari 500 m
Performance EtherCAT: Tempo Ciclo = 276 µs
at 44 % Bus Load, Lunghezza Telegramma = 122 µs
- Collaudato
Nonostante il tempo ciclo, resta
disponibile ancora il 56% di larghezza
di banda, per esempio per la
comunicazione TCP/IP
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
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Fieldbus: Gestione Immagine di Processo
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
• I bus di campo tradizionali generano una immagine di
processo fisica
• Questa deve essere tradotta in una immagine di processo
logica
Control System, e.g. IPC
Feldbus Scanner/
DPRAM Master
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
logical process images
- Economico
node 1
node 1
Data n
PLC Data
node 2
node 2
NC Data
node 3
node 4
node 3
Mapping
node 4
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11
Fieldbus: Gestione Immagine di Processo
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
• La medesima filosofia si applica ai sistemi dotati anche di una
sola immagine di processo
• Il Riordino dei process data (“Mapping”) è necessario in ogni
caso
Control System, e.g. PLC
Feldbus Scanner/
DPRAM Master
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
logical process image
- Economico
node 1
node 1
node 2
node 2
node 3
node 4
node 3
Mapping
node 4
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12
EtherCAT: La Mappatura è configurata nel Dispositivo
Slave
Master
EtherCAT is:
- Velocità
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
Ethernet Header
ECAT
HDR
PLC Data
NC Data
HDR 3
- Flessibile
HDR 2
logical process images up to 4 GByte
- Industrial Ethernet
HDR 1
- Sincronizzazione
Data n
Ethernet
Data n
PLC Data
NC Data
Datagram 1
Datagram 2
Datagram n
- Versatile
•
•
Il Sistema di Controllo è “liberato” dalle tradizionali funzioni, il
master si semplifica
La trasmissione dati viene realizzata secondo le impostazioni
della applicazione: estremamente veloce, flessibile ed efficente
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13
EtherCAT Misura del Ritardo di Propagazione (1)
•
EtherCAT is:
- Velocità

Il Nodo EtherCAT misura la differenza temporale tra il
Frame di Andata e quello di Ritorno
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
EtherCAT Frame
Processing Direction
- Aperto
EtherCAT Frame
- Conformance Test
Forwarding Direction
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
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14
EtherCAT Misura del Ritardo di Propagazione (2)
•
EtherCAT is:
- Velocità

Il Nodo EtherCAT misura la differenza temporale tra il
Frame di Andata e quello di Ritorno
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
IPC
Master
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
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15
Distributed Clocks
•
EtherCAT is:
- Velocità

Accurata Sincronizzazione (<< 1 µs!) mediante
l’allineamento dei Distributed Clocks
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
M
- Configurazione
- Economico
S
∆t
IPC
Master
- Implementazione
- Collaudato
S
S
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
S
S
S
S
- Ridondanza
- Versatile
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16
Distributed Clocks
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione

•
Analisi mediante Oscilloscopio dei tempi di reazione di
due dispositvi
300 Nodi nel mezzo, 120m di Lunghezza Cavo
- Industrial Ethernet
- Flessibile
Interrupt
Nodo 1
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
Simultaneità: ~15 ns
- Aperto
- Conformance Test
Jitter: ~ +/-20ns
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Interrupt
Nodo 300
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17
Sincronizzazione Esterna: IEEE 1588
•
EtherCAT is:
- Velocità

Switchport con funzioni integrate IEEE 1588 Boundary
Clock
IEEE 1588
Grandmaster
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
M
- Configurazione
- Economico
Boundary
Clock
S
Master
- Implementazione
- Collaudato
S
S
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
S
S
S
S
- Ridondanza
- Versatile
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18
EtherCAT è Ethernet Industriale!
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet


•
•
•
EtherCAT utilizza Standard Ethernet Frames: IEEE 802.3
Alternativamente via UDP/IP (se l’IP Routing è necessario)
Nessuna modifica degli Standard
- Flessibile
MTU: max. 1514 Byte
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
48 Bit
Destination
16 Bit
16 Bit
Source
EtherType
Header
48 -1498 Byte
EtherCAT Datagrams
Embedded in Standard Ethernet
Frame, EtherType 0x88A4
- Safety
- Ridondanza
48 Bit
160 Bit
Ethernet H.
IP Header
32 Bit
CRC
1…n EtherCAT
Datagrams
64 Bit
UDP H.
48 -1470 Byte
16 Bit
Header
EtherCAT Datagrams
CRC
- Versatile
Or: via UDP/IP
UDP Port 0x88A4
© EtherCAT Technology Group, 2010
11 Bit
1 Bit
4 Bit
Length
Res.
Type
19
EtherCAT è Ethernet Industriale!
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione


•
•
Completamente transparente al TCP/IP
Tutte le Tecnologie Internet (HTTP, FTP, Webserver,…)
sono disponibili senza restrizioni e senza compromettere
le prestazioni Real Time!
EtherCAT Slave Device
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
Standard
TCP/IP
Stack
- Conformance Test
- Safety
Ethernet
Application
TCP
Real Time
Application
UDP
Acyclic
Data
IP
- Ridondanza
- Versatile
Mailbox
Process Data
EtherCAT MAC / DLL
Ethernet PHY
© EtherCAT Technology Group, 2010
Ethernet PHY
20
EtherCAT è Ethernet Industriale!
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet


•
Ogni Dispositivo Ethernet può essere connesso alle porte
Switch
Accesso ai Webserver con Standard Browser
- Flessibile
Virtual Ethernet
Switch
Functionality
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
Master
Webserver
Switchport
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
21
EtherCAT è Ethernet Industriale!
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione


•
Lo Stack Master TCP/IP può fornire l’accesso alla Mailbox
remota via TCP/IP a qualunque dispositivo EtherCAT –
ideale per tools di configurazione/comunicazione.
Nessuna necessità di avere lo stack TCP/IP stack in ogni
dispositivo: riduzione dei costi
- Economico
Master TCP/IP
Stack fornisce
l’accesso alla
Mailbox
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
Master
Online access to
device
Switchport
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
22
Switchport: Qualunque Ethernet Protocol
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile


•
•
Interfaccia verso ogni dispositivo Ethernet o Rete
I Frames Ethernet sono incapsulati all’interno del
Protocollo EtherCAT :
– ‘Ethernet over EtherCAT’
- Configurazione
EtherCAT Switchport
- Economico
Ethernet MAC
- Implementazione
PHY
- Collaudato
- Aperto
RX1
- Conformance Test
- Safety
RX RX3
RX2TX
µC
RX4
Fragmentation
- Ridondanza
- Versatile
Mailbox
PHY
Process Data
EtherCAT MAC / DLL
PHY
TX1
TX3
TX2
TX2
TX3
TX1
© EtherCAT Technology Group, 2010
23
EtherCAT il cablaggio è molto flessibile
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
Topologia di Rete Ethernet Standard: Stella



- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
24
EtherCAT il cablaggio è molto flessibile
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione
- Economico



Topologia Flessibile – arbitrariamente estensibile
– Sono possibili varianti come Lineare, Stella, Albero, Daisy
Chain + Drop Lines; possono essere implementate in
qualunque combinazione!
– Fino a 65.535 nodi per ogni segmento EtherCAT
Line
– Cablaggio Standard Ethernet
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
Master
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Star/Tree
© EtherCAT Technology Group, 2010
Drop Line
25
EtherCAT Sistema di Test : Extra Large System
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet



- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
10.056
Nodi EtherCAT
© EtherCAT Technology Group, 2010
26
EtherCAT : Flessibilità del Cablaggio
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
Ethernet Varianti del Signale di EtherCAT:
– 100BASE-TX (fino a 100 m tra 2 nodi)
– 100BASE-FX (fino a 2 km tra 2 nodi)
– LVDS (per dispositivi modulari)



- Flessibile
- Configurazione
LVDS*
100 m
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
2 km
- Aperto
Master
- Conformance Test
- Safety
Ethernet on
100BASE-TX
up to 100 m
with transformer
coupling
- Ridondanza
- Versatile
•
Ethernet on
100BASE-FX
(fibre optics)
up to 2 km
Ethernet on LVDS* physical layer:
for modular devices
Sono consentite tutte le variazioni di physical layer
*LVDS: Low Voltage Differential Signaling according to ANSI/TIA/EIA-644,
also used in IEEE 802.3ae (10 Gigabit Ethernet)
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27
EtherCAT invece di PCI
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
•
•

•


Protezione degli inverstimenti
Migrazione dai tradizionali fieldbus verso EtherCAT
Naturale integrazione dei dispositivi fieldbus tradizionali, e.g.:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
•
AS-Interface
BACnet MS/TP
CANopen
CC-Link
ControlNet
DeviceNet
Ethernet/IP
FIPIO
Interbus
IO-Link
Lightbus
LonWorks
Modbus Plus, RTU, TCP
PROFIBUS
PROFINET IO
…
Massima espandibilità del sistema con economici gateways
© EtherCAT Technology Group, 2010
28
EtherCAT invece di PCI
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet
- Flessibile
- Configurazione



Tempo di Aggiornamento:
– Immagine di Processo
via PCI (500 Bytes sia di input che di output): 400 µs
– Immagine di Processo
via EtherCAT (1.500 Bytes sia di input che di output): 150 µs
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
29
EtherCAT invece di PCI
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Sincronizzazione
- Industrial Ethernet



•
Non sono necessari più Slots nel Sistema di Controllo
(IPC o PLC)
Tuttavia rimane conservata la massima espandibilità
- Flessibile
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
EtherCAT
© EtherCAT Technology Group, 2010
30
EtherCAT è semplice da configurare
• Topologia:
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Sincronizzazione
- Configurazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
– Confronto automatico tra la configurazione target e
quella di attuale
• Diagnostica:
– Precisa localizzazione degli errori
• Pianificazione della Rete:
– Prestazioni indipendenti da:
• Implementazione slave
• Topologia (no Switches/Hubs)
• Indirizzamento
– Non è richiesto alcun indirizzamento manuale
– Gli indirizzi possono essere assegnati
automaticamente
– Gli indirizzi possono essere mantenuti
• Nessun nuovo indirizzamento se i nodi sono aggiunti
© EtherCAT Technology Group, 2010
31
EtherCAT è economico (1): Ingegnerizzazione
• Implementazione / Tools:
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione

- Sincronizzazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
– Analizzatori di Rete Standard,
e.g. Wireshark*: free of charge
– Parser Software: free of charge
• Minore Sforzo per la Pianificazione della Rete:
– Configurazione Semplificate
– I settings di Default sono sufficenti, nessun tuning
della rete
• Miglioramento della Diagnostica:
– Gestione più veloce degli errori ad annullare i tempi
morti di ripristino
• Setup più veloce:
– Nessun indirizzamanto richiesto
*EtherCAT Plugin included since V1.0.0
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32
EtherCAT è economico (2): Hardware
• Master:
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione

- Sincronizzazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
– Nessuna scheda di rete dedicata (co-processor)
– La Porta Ethernet on-board è sufficente
• Slave:
– Slave Controller economico
• FPGA o ASIC
– Per dispositivi semplici: nessun µC è necessario
– nessun µC potente è necessario
32 Bit
µC
• Infrastructure:
– Non sono richiesti Switches/Hubs
– Cablaggio Ethernet Standard + Connettori
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33
EtherCAT è semplice da implementare: Slave
•
EtherCAT is:
Implementazione Slave :
– Tutte le funzioni di tempo critiche sono implementate nell’
ASIC o FPGA
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


– Comunicazione Stati Macchina integrata
– Le prestazioni della Rete sono indipendenti da
- Velocità
- Sincronizzazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
• ESC gestisce il Protocollo Real-time Protocol in Hardware
• Performanze dello Slave-µC
• Protocol Stack
– Utilizzo con o senza µC (Host CPU)
• DPRAM (1…8kByte) Integrata
• Gestione dei Distributed Clock Integrata
• Ultra preciso gestione interrupts verso il µC
- Versatile
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34
EtherCAT Slave Controller senza Host Controller
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


- Sincronizzazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Caratteristiche
– EtherCAT State Machine
• Gestite dall’ ESC (EtherCAT Slave Controller)
– No Mailbox
– No Object Dictionary
– Fino a 32 signali possono essere connessi direttamente
•
•
•
•
•
32 Bit input interface
32 Bit output
24 Bit input / 8 Bit output
16 Bit input / 16 Bit output
8 Bit input / 24 Bit output
– Boot Configuration e Slave Information (Identificazione)
sono contenute nella E²PROM
– Nessun Software è richiesto
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35
EtherCAT Slave Controller con Host Controller
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


- Sincronizzazione
- Economico
8/16-bit µC Interface
–
–
–
–
Demultiplexed
Intel Signal Types
Polarità Configurabile (BUSY, INT)
Tipici µC:
• Intel 80x86, Infineon 80C16x,
Hitachi SH1, ST10, ARM,
TI TMS320 Serie,…
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
•
SPI
– Fino a 10 MBaud
– µC è SPI Master
– Tipici µC:
• Microchip PIC, DSPic, Intel 80C51,…
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36
EtherCAT Slave Controller con Host Controller
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


- Sincronizzazione
- Economico
- Implementazione
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Caratteristiche:
– EtherCAT State Machine
– CoE (CANopen over EtherCAT):
• Mailbox con Protocollo SDO
• Object Dictionary con Mandatory Objects
–
–
–
–
–
–
Device Type
Identity Object
Physical Address
PDO Mapping and related Objects
Sync Manager Communication Type
Sync Manager PDO Relation
– oppure:
SoE (Servodrive profile (IEC61800-7-204*) over EtherCAT)
– opzionale: EoE (Ethernet over EtherCAT)
* also known as SERCOS Standard
© EtherCAT Technology Group, 2010
37
Microcontrollore : quando è richiesto lo Slave Host
Controller
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


- Sincronizzazione
- Economico
•
•
– Scambio Process Data con l’Applicazione
– Gestione Object Dictionary
– Gestione dei Parametri di Applicazione
(Parametri di Comunicazione sono gestiti dall’ ESC)
– Gestione TCP/IP Stack – se richiesto
- Implementazione
- Collaudato
Dispositivi che gestiscono (I/O) non necessitano di µC
Le funzioni di µC per dispositivi più complessi:
- Safety
Le prestazioni del µC è determinata dalla Implementazione
della Applicazione del Dispositivo, non dalla
Comunicazione EtherCAT
- Ridondanza
– In molte situazioni un 8-bit µC è sufficente
- Aperto
- Conformance Test
•
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
38
EtherCAT è semplice da implementare: Master
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


- Sincronizzazione
- Economico
Implementazione Master :
– Master Sample Code (Sorgente)
– EtherCAT Configuration Tool
– Formato dei Dati XML, ESI ed ENI
Process Data (PD) Image
description
Application
EtherCAT
Configuration Tool
- Implementazione
Realtime
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
Parser
.xml
.xml
.xml
.xml
EtherCAT Slave
Information (ESI) Files
EtherCAT Network
Information (ENI) File
Process Data
Image
init
Mailbox
Services
req.
cyclic
commands
resp.
acyclic
commands
- Ridondanza
- Versatile
optional; for online functionality
(e.g. scanning for devices)
EtherCAT Master Driver
Realtime
Ethernet Frames
Network Driver
Standard Ethernet MAC
© EtherCAT Technology Group, 2010
39
EtherCAT è semplice da implementare: Master
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione


- Sincronizzazione
- Economico
Esempio: Master con una sola immagine di Processo
–
–
–
Tipico esempio per piccoli controllori che gestiscono un unico task
Fino a 1488 Byte Process Data
Header per la comunicazione rimane costante
Ethernet Header ECAT
- Implementazione
DA
SA
Type
6 Bit
6 Bit
2 Bit
EtherCAT Datagram
Frame EtherCAT
HDR
HDR
2 Bit
10 Bit
Ethernet
Data
WKC
•
EtherCAT is:
0….1486 Byte
2
Pad.
FCS
0…32 4 Byte
- Collaudato
- Aperto
constant header
- Conformance Test
- Safety
completely sorted
(mapped) process data
Working
Counter:
constant
Padding Bytes and
CRC generated by
Ethernet Controller
(MAC)
- Ridondanza
- Versatile
–
–
–
–
Il Master può essere implementato con il minimo sforzo
Non necessita di un processore separato per la gestione
(plug-in card)
Molto più semplice rispetto ai Sistemi Fieldbus Tradizionali
Molto più semplice rispetto agli altri approcci di Industrial
Ethernet…
© EtherCAT Technology Group, 2010
40
EtherCAT è Collaudato
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Sincronizzazione
•
•
•
La produzione è in serie dal 2003
Numerose applicazioni
Grande varietà di prodotti
EtherCAT disponibili
- Collaudato
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
41
EtherCAT è una Tecnologia Aperta
• Protocol è completamente divulgato:
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
– EtherCAT è IEC, ISO e SEMI Standard
(IEC 61158, IEC 61784, ISO 15745, SEMI E54.20)
• Slave Controller disponibili da differenti sorgenti
• Slave Controller consentono interoperabilità
• ETG organizes Interoperability Testing
(„Plug Fests“), Workshops e Seminars
• Conformance Testing + Slave Device
Certificazione
© EtherCAT Technology Group, 2010
42
EtherCAT e IEC 61800-7
EtherCAT is:
- Velocità
IEC 61800-7: Generic Interface and use of profiles for power drive systems
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test
IEC 61800-7-1: Interface Definition
Annex A:
Mapping to
CiA402
Annex B:
Mapping to
CIP
Annex C:
Mapping to
PROFIdrive
Annex D:
Mapping to
SERCOS*
IEC 61800-7-200: Profile Specifications
IEC 61800-7-201:
Profile
CiA402
IEC 61800-7-202:
Profile
CIP Motion
IEC 61800-7-203:
Profile
PROFIdrive
IEC 61800-7-204:
Profile
SERCOS*
- Safety
- Ridondanza
IEC 61800-7-300: Mapping of Profiles to Network Technologies
- Versatile
IEC 61800-7-301
Mapping to Mapping to Mapping to
CANopen**
EPL
EtherCAT
B
...
C
...
IEC 61800-7-304
Mapping to Mapping to Mapping to
SERCOS I/II SERCOS III EtherCAT
*SERCOS interface™ is a trademark of SI e.V.
**CANopen™ is a trademark of CAN in Automation e.V.
© EtherCAT Technology Group, 2010
43
EtherCAT è una tecnologia aperta
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Master Stacks sono disponibili per differenti RTOS *,
incluse le versioni sorgenti Open / Shared !
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
eCos
INTEGRTY
Intime
Linux with RT-Preempt
MICROWARE OS-9
MQX
On Time RTOS-32
PikeOS
Proconos OS
QNX
Real-Time Java
RMOS
RT Kernel
RT-Linux
RTX
RTXC
RTAI Linux
VxWin + CeWin+ RTOS32Win+LxWin
VxWorks
Windows CE
Windows XP/XPE with CoDeSys SP RTE
Windows XP/XPE with TwinCAT RT-Extension
Windows Vista, 7
XENOMAI Linux
XOberon/PowerPC
*as of Nov 2010
© EtherCAT Technology Group, 2010
44
EtherCAT è una tecnologia aperta
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
•
•
•
•
- Conformance Test
- Safety
Fondazione: Novembre 2003
Tasks: Support, Advancement and Promotion of EtherCAT
La più grande organizzazione mondiale dedicata
all’Industrial Ethernet
Più di 1505* aziende distribuite in 52 nazioni in 6
continenti:
– Produttori di Dispositivi
– End Users
– Fornitori di Tecnologie
- Ridondanza
- Versatile
•
L’iscrizione è aperta a tutti
*as of Nov 2010
© EtherCAT Technology Group, 2010
45
ETG Team Worldwide
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
ETG Office
Japan
- Versatile
ETG Office
North America
Austin, TX
ETG Headquarters
Tokyo
Germany
ETG Office
ETG Office
Nuremberg
China
Korea
Beijing
Seoul
© EtherCAT Technology Group, 2010
46
ETG: Crescita Iscrizioni
Da Novembre 25, 2010: 1505 Membri
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
Nov 2009 – Nov 2010:
+ 310 Membri
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
47
ETG: Distribuzione Iscritti
100%
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
90%
Asia
80%
America
70%
60%
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
Europe
- Ridondanza
- Versatile
w/o Germany
50%
40%
30%
Continua Crescita
da Organizzazione
Europea a Globale
Germany
20%
Nov- Feb- May- Aug- Nov- Feb- May- Aug- Nov- Feb- May- Aug- Nov- Feb- May- Aug- Nov- Feb- May- Aug- Nov- Feb- May- Aug- Nov- Feb03 04 04 04 04 05 05 05 05 06 06 06 06 07 07 07 07 08 08 08 08 09 09 09 09 10
Germany
© EtherCAT Technology Group, 2010
Europe w/o Germany
America
Asia
ROW
48
Membri da 52* Nazioni, 6 Continenti
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
Australia
Austria
Argentina
Belgium
Belarus
Bosnia and
Herzegovina
Brazil
Bulgaria
Canada
China
Columbia
Croatia
Czech Rep
Denmark
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
India
Israel
Italy
Japan
Korea
Liechtenstein
Lithuania
Malta
Mexico
Netherlands
New Zealand
Norway
Poland
Portugal
Romania
Russia
Serbia
Singapore
Slovakia
Slovenia
South Africa
Spain
Sweden
Thailand
Turkey
Ukraine
United Kingdom
USA
Iran
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
Switzerland
Taiwan
* Novembre 2010
49
Membri da 52* Nazioni, 6 Continenti
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
ETG Office
*Novembre 2010
© EtherCAT Technology Group, 2010
50
EtherCAT Technology Group Membri*
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
*as of Feb 2009
© EtherCAT Technology Group, 2010
51
Quanti membri investono nella tecnologia?
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
•
Un’ indicatore: numero di kits venduti
•
Finora , Beckhoff (soltanto) ha venduto 950 kits così
distribuiti (75% slave kits, 25%(!) master kits)
•
+ ci sono slave kits + master stacks forniti da molti altri
vendors*, come
Beck IPC
–
acontis
–
Deutschmann
–
esd
- Aperto
–
Hilscher
–
igH
- Conformance Test
–
HMS anybus
–
Koenig
–
EBV Elektronik
–
Profimatics
–
Hilscher
–
Steinhoff
–
Red one
–
Sybera
–
ST Microelectronics
–
…
–
Xilinx
–
…
- Ridondanza
- Versatile
Slave
- Safety
© EtherCAT Technology Group, 2010
Master
–
* Only those listed that have entered their
offering in the EtherCAT Product Guide
52
ETG: Membri Attivi
•
EtherCAT is:
- Faster
- Industrial Ethernet



- Flexible

- Easier to configure


- Synchronization
- Cost effective
- Easier to implement 
- Well proven
- Open
- Conformance
- Safety
- Redundancy
- Versatile

SPS/IPC/Drives 2010: 63 Produttori con oltre 260
dispositivi differenti EtherCAT presenti allo stand ETG
– 32 differenti drives di
24 case costruttrici sincronizzati
nella medesima rete
– 25 differenti functional
Masters in un unico setup,
utilizzando 10 differenti
sistemi operativi
– Dispositivi Safety (master
+ slave ) di 2 differenti produttori
con un unico sistema operativo
– Master to Master e
funzioni di Ridundondanza
– Funzione della Rete EtherCAT di Hot Connect di dispositivi
e gateways di tradizionali fieldbus
© EtherCAT Technology Group, 2010
53
EtherCAT: Ampia Varietà di Scelta
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato

- Sincronizzazione
I/O, Controller, HMI, Servo Drives, Variable Speed Drives
Sensors, Slave + Master Development Kits
Control Panels, Hydraulic Valves
and Pneumatic Valves,
…
- Aperto
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
54
Conformità & Interoperabilità
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato


- Sincronizzazione
- Aperto
•
•
Conformità e Interoperabilità sono fattori importanti per il
successo di una tecnologia di comunicazione
Essere Conforme alle specifiche è un obbligo per tutti gli
implementatori della tecnologia EtherCAT
– Per questo l’ EtherCAT Conformance Test Tool (CTT)
deve essere utilizzato
– Banchi di Prova per il CTT sono forniti dal Working Group
„Conformance“ all’interno della comunità ETG
– L’EtherCAT Conformance Test approva la conformità con
il rilascio di un certificato dopo aver superato il test presso
un centro autorizzato EtherCAT Test Center (ETC)
- Conformance Test
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
•
Web:
– http://www.ethercat.org/conformance
© EtherCAT Technology Group, 2010
55
Safety over EtherCAT: Caratteristiche (1)
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
- Safety
•
•
•
- Ridondanza
Safety over EtherCAT (FSoE) definisce un livello di
comunicazione di sicurezza per il transporto dei dati di
sicurezza realizzato dai dispositivi che implementano il
Safety over EtherCAT
FSoE è una tecnologia aperta all’interno dell’EtherCAT
Technology Group (ETG)
Il protocollo è sviluppato seguendo IEC 61508
– Raggiunge il Safety Integrity Level (SIL) 3
– Residual Error Probability R(p) < 10-9
- Versatile
•
•
Il protocollo è approvato da un organismo indipendente
Notified Body (TÜV)
Web:
– http://www.ethercat.org/safety
© EtherCAT Technology Group, 2010
56
Safety over EtherCAT: Caratteristiche (2)
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
- Safety
•
– Lunghezza minima frameFSoE : 6 Byte
– Lunghezza massima frame FSoE : dipende dal numero di
process data di sicurezza del Dispositivo Slave
– Per questo il protocollo si presta sia per funzioni di sicurezza
a livello di I/O ma anche per funzioni di sicurezza a livello
di motion control
•
- Ridondanza
- Versatile
Il Frame FSoE è mappato tramite i ciclici PDOs
•
•
Scambio Dati con conferma dal Master di Sicurezza
verso lo Slave di Sicurezza e viceversa
I Parametri di Sicurezza dello Slave possono essere
scaricati dal Master verso lo Slave al Boot-Up per mezzo
di Connessione FSoE
Prodotti Certificati con il protocollo Safety over EtherCAT
sono disponibili dal 2005
© EtherCAT Technology Group, 2010
57
Safety over EtherCAT: Caratteristiche(3)
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
•
– Strato di Comunicazione ed interfaccia
Lo strato di comunicazione non è parte delle misure di
sicurezza: black channel
(assume bit error rate: p = 10-2)
– Velocità di transmissione
– Lunghezza dei processa data di sicurezza
(lunghezza dei processa data di sicurezza è arbitraria)
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
La specifica FSoE non ha restrizioni riguardo:
•
E’ possibile il routing per mezzo di gateways non di
sicurezza, di sistema fieldbus o backbones
© EtherCAT Technology Group, 2010
58
Safety over EtherCAT: Routing
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
•
•
•
Può essere instradato attraverso gateways non-sicuri
Può essere instradato per mezzo di sistemi fieldbus
Unica tecnologia Safety per (quasi) tutti i sistema bus
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
© EtherCAT Technology Group, 2010
59
Safety over EtherCAT: Architettura Software
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Black channel approach
– Medesimo bus per dati di sicurezza e non
Device 1
Device 2
Safety
Application
Safety
Application
Standard
Application
Standard
Application
Safety over
EtherCAT
Protocol
Safety over
EtherCAT
Protocol
EtherCAT
Communication Interface
EtherCAT
Communication Interface
Safety
over
EtherCAT
EtherCAT
DLL and AL
EtherCAT Telegram
Safety data container (FSoE Frame)
© EtherCAT Technology Group, 2010
60
Safety over EtherCAT: Esempio di Implementazione
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
•
•
Logica Safety Decentralizzata
Standard PLC instrada i messaggi di sicurezza
Standard
PLC
Safety Inputs
Safety Outputs
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
S
S
S
Safety Drives
© EtherCAT Technology Group, 2010
Safety Logic
S
61
Safety over EtherCAT: Vantaggi
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Sincronizzazione
- Safety
- Ridondanza
- Versatile
Soluzione totalmente integrata:
– Unico canale per dati di sicurezza e standard
– Riduzione del numero di interfaccie fieldbuses
•
•
Configurazione Centralizzata, diagnostica e
manutenzione per dati di sicurezza I/O e non in unico
tool
Le applicazioni Safety usufruiscono di tutti I vantaggi di
EtherCAT:
–
–
–
–
–
Tempo di reazione breve
Numero illimitato di nodi
Estensioni di rete
Ridondanza del Cabalggio opzionale
Elevata Flessibilità con la funzione Hot Connect
© EtherCAT Technology Group, 2010
62
Assenza di Ridondanza: Normale Operazione
EtherCAT is:
- Velocità
EtherCAT Master
- Industrial Ethernet



RX Unit
TX Unit
- Flessibile

RX
TX
- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
- Ridondanza
- Versatile
MAC 1
RX
TX



Slave 1
Slave 2
Slave N
RX
TX
RX
TX
...
TX
RX
© EtherCAT Technology Group, 2010
RX
TX
TX
RX
...
TX
RX
63
Assenza di Ridondanza: Rottura Cavo
EtherCAT is:
- Velocità
EtherCAT Master
- Industrial Ethernet



RX Unit
TX Unit
- Flessibile

RX
TX
- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
- Ridondanza
- Versatile
MAC 1
RX
TX




Slave 1
Slave 2
Slave N-1
Slave N
RX
TX
RX
TX
RX
TX
...
TX
RX
© EtherCAT Technology Group, 2010
RX
TX
TX
RX
...
TX
RX
TX
RX
64
Assenza di ridondanza: Problema Nodo/Cavo
EtherCAT is:
- Velocità
EtherCAT Master
- Industrial Ethernet



RX Unit
TX Unit
- Flessibile

RX
TX
- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
- Ridondanza
- Versatile
MAC 1
RX


Slave 1
Slave 2
RX
TX
RX
TX
TX


Slave N-2
Slave N-1
Slave N
RX
RX
TX
TX
...
TX
RX
© EtherCAT Technology Group, 2010
RX
TX
TX
RX
...
TX
RX
TX
RX
TX
RX
65
Con Ridondanza: Normale Operazione
EtherCAT is:
- Velocità
EtherCAT Master
- Industrial Ethernet



RX Unit
TX Unit
- Flessibile

RX
TX
- Configurazione
- Economico


- Implementazione

MAC 1
MAC 2
- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
- Ridondanza
- Versatile
RX
TX
RX
E‘ necessaria
solo una 2nd
Porta Ethernet
–
Nessuna scheda
di rete dedicata
TX



Slave 1
Slave 2
Slave N
RX
TX
RX
TX
...
TX
RX
© EtherCAT Technology Group, 2010
RX
TX
TX
RX
...
TX
RX
66
Con Ridondanza: Rottura Cavo
EtherCAT is:
- Velocità
EtherCAT Master
- Industrial Ethernet



RX Unit
TX Unit
- Flessibile

RX
TX
- Configurazione
- Economico


- Implementazione

MAC 1
MAC 2
- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
- Ridondanza
- Versatile
RX
TX
RX
TX




Slave 1
Slave 2
Slave N-1
Slave N
RX
TX
RX
TX
RX
TX
...
TX
RX
© EtherCAT Technology Group, 2010
RX
TX
TX
RX
...
TX
RX
TX
RX
67
Con Ridondanza: Problema Nodo/Cavo
EtherCAT is:
- Velocità
EtherCAT Master
- Industrial Ethernet



RX Unit
TX Unit
- Flessibile

RX
TX
- Configurazione
- Economico


- Implementazione

MAC 1
MAC 2
- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
- Ridondanza
- Versatile
RX


Slave 1
Slave 2
RX
TX
RX
TX
TX
RX
TX


Slave N-2
Slave N-1
Slave N
RX
RX
TX
TX
...
TX
RX
© EtherCAT Technology Group, 2010
RX
TX
TX
RX
...
TX
RX
TX
RX
TX
RX
68
EtherCAT: Funzioni Avanzate
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Sincronizzazione
Ridondanza Cablaggio
– E’ necessario avere a disposizione solo una 2nd Porta
Ethernet lato Master
•
•
•
Hot Swap dei dispositivi
Hot Connect dei segmento do rete
Ridondanza Master con Hot Swap
Hot Connect
Group
Master
- Ridondanza
- Versatile
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69
EtherCAT: Architettura di Sistema Versatile
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato


- Sincronizzazione
- Aperto
- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

- Versatile
MES
Factory Level
WiFi
PCS
Process
Control Level
Main Computer
HMI
System or
Cell Level
Master-Master
Fieldbus Network
- Velocità
Factory Network
EtherCAT Automation Protocol (EAP)
EtherCAT is:
Configuration/
Diagnosis
Remote
Access
Hand
held
Control or
Plant-floor Level
Master-Slave
Slave-Slave
Sensor /
Actuator Level
AGV
Automated Guided Vehicle
EtherCAT Device Protocol
© EtherCAT Technology Group, 2010
70
EtherCAT Device Protocol
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

- Sincronizzazione
- Versatile
Noto come “the EtherCAT protocol”
– Come descritto in questa presentazione
•
•
Utilizzato a livello fieldbus
Caratteristiche principali:
• Tempi ciclo velocissimi (<100µs)
• Esatta sincronizzazione (<100ns)
• Flessibilità nella Topologia (Albero, Stella, Daisy Chain, Drop
Lines, etc.)
• Semplice da Configurare
• Economico
• Semplice da Implementare
• Affidabile
• Aperto (ISO, IEC and SEMI standard)
• Standard
• Funzioni di Safety
• Optizioni con Funzioni di Ridondanza
© EtherCAT Technology Group, 2010
71
EtherCAT Automation Protocol
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

- Sincronizzazione
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Enhancement of the EtherCAT Device Protocol
Comunicazione Master-Master
Configurazione Remota, Diagnostica
Process Data & Parameter Data Exchange
Routing verso ogni dispositvo
Semplice integrazione verticale
Fluida integrazione con i dispositivi Wireless
Medesime Strutture Dati dell‘ EtherCAT Device Protocol
Indirizzamento IP necessario solo per il livello di
controllo- non per il livello fieldbus
- Versatile
→ EtherCAT è la rete aziendale!
•
EAP offre servizi per la comunicazione a livello del
controllo principale completando così la rete aziendale
© EtherCAT Technology Group, 2010
72
EtherCAT Automation Protocol: Applicazioni
MES
OPC
Controller
Je Verbindung:
10ms cycle
IN 1kByte
OUT 1kByte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
Visu
zum Controller und
allen Stationen
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
IN 600 Byte
OUT 600 Byte
StationsMaster
StationsMaster
StationsMaster
StationsMaster
StationsMaster
StationsMaster
10 ms cycle
StationsMaster
Einschleusen
StationsMaster
Einschleusen
StationsMaster
ProzessKammer
ProzessKammer
ProzessKammer
Ethernet Connection
EtherCAT Automation Protocol
EtherCAT Segment
OPC
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ProzessKammer
ProzessKammer
Ausschleusen
Ausschleusen
StationsMaster
Ausschleusen
73
EtherCAT e Comunicazione Wireless
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Sincronizzazione
- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

•
•
I Dispositivi Wireless possono essere connessi mediante
Switchport
I Segmenti Wireless non rallentano la comunicazione EtherCAT
Protocollo: EtherCAT Automation Protocol
–
•
Scambio dati Pushed e/o Polled
I Segmenti Wireless sono transparenti per il Dispositivo Master
Switchport
Master
- Versatile
Master vede i
process data del
sistema sottostante
come I/O locale
© EtherCAT Technology Group, 2010
e.g. Card o RFID Reader
Master con o senza
applicazione di
controllo
74
Perchè le Aziende scelgono EtherCAT?
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

- Sincronizzazione
- Versatile
Elevate Prestazioni
– EtherCAT è la tecnologia più veloce Industrial Ethernet
•
Topologia Flessibile
– Benefici non solo per applicazioni largamente distribuite
•
Semplice da Integrare
– Facile per configurazione e manutenzione
•
Economico
– Implementazione & infrastruttura
•
Funzioni di Sicurezza
– Sicurezza integrata
•
Varietà di Prodotti
– Disponibilità di una vasta gamma di prodotti EtherCAT
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75
EtherCAT : Campi di Applicazione
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

- Sincronizzazione
- Versatile
Applicazioni veloci, esempio:
–
–
–
–
–
–
–
–
•
Macchine per packaging
Presse ad elevata velocità
Macchine per iniezione
Macchine per la lavorazione del legno
Macchine per lavorazione (CNC)
Banchi di prova
Robotica
…
Applicazioni distribuite, esempi:
–
–
–
–
Gestione Materiali
Logistica
Acquisizione dati
…
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76
EtherCAT: Campi di Applicazione
•
EtherCAT is:
- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

- Collaudato
- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza

- Sincronizzazione
Basso costo del Master e semplicità di cablaggio:
– Embedded Controller
– PLCs
– Qualunque Applicazione di Controllo basata su PC
• Con o senza necessità di real time
•
EtherCAT consente di utilizzare la tecnologia fieldbus
dove per ragione di costi è richiesto il cablaggio fisico
- Versatile
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EtherCAT - The Ethernet Fieldbus.
Visita il sito
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- Velocità
- Industrial Ethernet



- Flessibile

- Configurazione
- Economico


- Implementazione

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- Aperto


- Conformance Test

- Safety

- Ridondanza


- Sincronizzazione
- Versatile
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Ostendstraße 196
90482 Nuremberg, Germany
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+49 911 54056 29
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[email protected]
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