Bronkhorst EtherCAT - Handbuch (Seite 7)

BRONKHORST ®
2 GRUNDLAGEN VON ETHERCAT
Beim EtherCAT-Protokol werden die Daten direkt innerhalb eines Standard-Ethernet-Frames transportiert, ohne dabei
die Grundstruktur zu ändern. Wenn sich der Master-Controller und die Slave-Geräte im selben Subnetz befinden,
ersetzt das EtherCAT-Protokoll lediglich das Internetprotokoll (IP) im Ethernet-Frame.
Daten werden in Form von Prozessdatenobjekten (PDO) zwischen Master und Slaves ausgetauscht. Jedes PDO besitzt
eine Adresse, die auf einen bestimmten Slave oder mehrere Slaves verweist, und diese Kombination aus „Daten und
Adresse“ (plus dem Working Counter zur Validierung) ergibt ein EtherCAT-Telegramm. Ein Ethernet-Frame kann
mehrere Telegramme enthalten, und eventuell sind mehrere Frames erforderlich, um alle Telegramme für einen
Regelzyklus zu erfassen.
Mehrere Geräteprofile und Protokolle können nebeneinander bestehen
Bei manchen Echtzeitprotokollen sendet der Master-Controller ein Datenpaket und muss dann warten, bis die
Prozessdaten an jedem Slave-Knoten interpretiert und kopiert werden. Allerdings lässt sich diese Methode des
Determinismus unter Umständen nur schwer aufrecht erhalten, da der Master-Controller eine bestimmte Menge an
Verarbeitungszeit und Jitter pro Slave hinzufügen und verwalten muss. Für die EtherCAT-Technologie gelten diese
Systemeinschränkungen nicht, da jeder Ethernet-Frame während der Ausführung verarbeitet wird. Man kann den
Ethernet-Frame beispielsweise mit einem fahrenden Zug und die EtherCAT-Telegramme mit Waggons vergleichen. Die
Bits der PDO-Daten sind die Passagiere in den Waggons. Diese Bits (Passagiere) können durch die entsprechenden
Slaves (Haltestellen) gelesen oder beschrieben werden (ein- und aussteigen). Der gesamte „Zug“ läuft ohne
anzuhalten durch alle Slave-Geräte, und der letzte Slave schickt ihn wieder durch alle Slaves zurück.
Trifft am Gerät 1 ein vom Master geschicktes Ethernet-Paket ein, wird automatisch die Übertragung des Pakets an
Gerät 2 gestartet, während gleichzeitig mit einer Verzögerung von nur wenigen Nanosekunden in das Paket gelesen
oder geschrieben wird. Da das Paket immer weiter von Slave zu Slave übergeben wird, kann es in mehreren Geräten
zur selben Zeit existieren. Was bedeutet dies in der Praxis? In einer Beispielanwendung werden 50 Slave-Geräte
eingesetzt und unterschiedliche Daten an jeden Slave geschickt. Für Implementierungen ohne EtherCAT kann das
heißen, dass 50 unterschiedliche Pakete verschickt werden. Mit EtherCAT wird ein langes Paket gesendet, das alle
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EtherCAT-Schnittstelle 9.19.063