EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist ein Ethernet-basiertes Fieldbus-System, das von Beckhoff Automation entwickelt wurde. Das Protokoll ist in IEC 61158 standardisiert und ist für sowohl harte als auch weiche Echtzeit-Rechenanforderungen in der Automatisierungstechnik geeignet.
Das Ziel bei der Entwicklung von EtherCAT war es, Ethernet für Anwendungen mit kurzen Datenaktualisierungszeiten (auch bekannt als Zyklen; ≤ 100 µs) mit niedrigem Kommunikationsrissen (für präzise Synchronisation Zwecke; ≤ 1 µs) und geringen Hardwarekosten einzusetzen. Typische Anwendungsbereiche für EtherCAT sind Maschinenkontrollsysteme (z.B. Halbleiterwerkzeuge, Metallformen, Packungsmaschinen, Injection-Mold-Systeme, Montageanlagen, Druckmaschinen, Robotik).
Alternative Technologien für das Netzwerken in der Industrieumgebung umfassen EtherNet/IP, Profinet und Profibus.
Merkmale
Durch die Anwendung von Ethernet packet oder frame (nach IEEE 802.3) wird das traditionelle Feldbus-Modell mit dem neuen, leistungsfähigeren Ethernet-Modell abgelöst. Die Daten sind nicht mehr auf jedem Node verarbeitet und kopiert, sondern werden direkt vom Master-Node an die Zielgeräte gesendet.
Die Telegramme werden in zwei Teile unterteilt: Einer für die Übertragung der Prozessdaten und einer für die Einsetzung von Eingangsdaten. Die Telegramme werden bei jedem Node ausgewertet, bevor sie weitergeleitet werden. Dies ermöglicht eine maximale Effizienz und Reduzierung des Datenverlusts.
Der EtherCAT-Standard ist auf den IEEE 802.3-Ethernet-Framework gezielt ausgerichtet. Die Übertragung der Telegramme erfolgt innerhalb eines standardmäßigen Ethernet-Frames mit Ethertype 0x88a4. Die Telegramme können bis zu 4 GB große Speicherbereiche abdecken.
Das Netzwerk kann mit einer einzigen EtherCAT-Adresse addressiert werden. Dies ermöglicht eine flexible und skalierbare Anpassung an unterschiedliche Netzwerkszenarien.
Eigenschaften
Durch die Verwendung von Ethernet packet oder frame wird das Netzwerk dynamisch aufgebaut und kann in verschiedenen Topologien wie Linien, Bäumen, Ringen oder Stern-Netzwerken eingesetzt werden. Jeder Node kann ein oder mehrere Ports haben.
Die vollduplex-Funktionen des 100BASE-TX ermöglichen eine maximale Datenrate von über 100 Mbit/s. Dies bietet eine sehr hohe Flexibilität und Reduzierung der Bandbreite.
Topologie
Durch die Verwendung von Ethernet packet oder frame kann das Netzwerk dynamisch aufgebaut werden und kann in verschiedenen Topologien eingesetzt werden. Jeder Node kann ein oder mehrere Ports haben.
Die vollduplex-Funktionen des 100BASE-TX ermöglichen eine maximale Datenrate von über 100 Mbit/s. Dies bietet eine sehr hohe Flexibilität und Reduzierung der Bandbreite.
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