Kithara Real-Time EtherCAT Master

Echtzeit-Automatisierung mit EtherCAT, CANopen, PLC unter Windows

Das Industrial-Ethernet-Protokoll EtherCAT® ist eines der schnellsten und weitverbreitetsten Ethernet-Feldbusse im Bereich der rechnergestützten Automatisierung. Hier einige der Gründe:

  • Automatisierung in Echtzeit
  • geringe Zykluszeiten bei hohen Datenübertragungsraten
  • Hochleistungs-I/O-System mit schnellen Reaktionszeiten
  • beliebige Topologien und Kombinationen möglich: Linie, Baum, Ring, Stern, Bus, etc.
  • schneller Datenaustausch (PDO/SDO)
  • effizientes Echtzeit-Ethernet ideal für die Maschinen- und Anlagenautomatisierung

Kithara EtherCAT Master ist Teil von Kithara RealTime Suite und stellt eine leistungsfähige Funktionsbibliothek dar, mit der komplexe Automatisierungsaufgaben erfüllt werden können - und das mit geringem Entwicklungsaufwand und hoher Flexibilität. Es erweitert EtherCAT somit um folgende Echtzeit-Funktionen:

  • Erreichen von „harten“ Echtzeiteigenschaften durch hochfrequente und präzise Echtzeit-Timer
  • Zykluszeiten bis hinunter zu 50 µs
  • Reaktionszeiten der I/O-Datenverarbeitung im Mikrosekundenbereich
  • automatische Ermittlung der EtherCAT-Topologie
  • schnelle Prozess- und Servicedaten-Kommunikation (PDO/SDO)
  • Mailbox-Kommunikation und „CANopen over EtherCAT“ (CoE)
  • erweiterbar durch eine Vielfalt an Zusatzprotokollen und -funktionen: FoE, SoE, EoE, FSoE etc.
  • PC als EtherCAT-Slave unterstützt
  • EtherCAT Automation Protocol: Fabrikweite Echtzeit-Vernetzung auf der Leitebene mit bis zu 40 Gbit/s
Automatisierung in Echtzeit

Bei der zunehmenden Verbreitung, hin zu schnellen Industrial-Ethernet-Systemen, hat sich vor allem das Standardprotokoll EtherCAT® als eines der schnellsten und flexibelsten Ethernet-Feldbusse durchgesetzt. Mit dem eigens von Kithara entwickelten EtherCAT Master, einer Industrial-Ethernet-Steuerungslösung für Windows, lassen sich durch Reaktionszeiten im Mikrosekundenbereich und Datenübertragungsraten von 100 Mbit/s effiziente I/O-Systeme umsetzen. Alle mit EtherCAT kompatiblen Topologien werden automatisch erkannt beziehungsweise integriert, und die von EtherCAT bekannten Features, wie Prozessdaten- und Servicedatenaustausch (PDO/SDO), Mailbox-Kommunikation sowie Einbettung eines CANopen Masters (CANopen over EtherCAT), werden ausnahmslos unterstützt.

Der als offene Funktionsbibliothek entwickelte EtherCAT Master erlaubt die nahtlose Integration von Geräten in den Automatisierungsprozess und ermöglicht somit, im Gegensatz zu anderen EtherCAT-Varianten, weitaus flexiblere und kostengünstigere Lösungen, die einfacher implementierbar sind. Darüber hinaus kann der EtherCAT Master durch die von EtherCAT bekannten Funktionen und Protokolle ergänzt werden: FoE, SoE, EoE, FSoE, Hotplug-Fähigkeit sowie Kabelredundanz. Auch werden PCI-EtherCAT-Slave-Karten sowie das EtherCAT Automation Protocol zur kompletten Anlagenvernetzung mit bis zu 40 Gbit/s, unterstützt.

Kithara EtherCAT Master

Module

Echtzeit-Automatisierung besteht im modularen System von Kithara RealTime Suite aus folgenden Komponenten:

EtherCAT Module

EtherCAT Master in Echtzeit

  • Allgemein
  • Features

Kithara EtherCAT Master basiert intern auf dem prioritätsgesteuerten, preemptiven Echtzeit-Multitasking-System. Unter Ausnutzung der Hardware-Parallelität bei mehreren CPU-Kernen können die verschiedenen Echtzeitaufgaben verteilt werden. Dadurch bietet sich eine hohe Skalierbarkeit der Echtzeitausführung bis hin zu extremer Echtzeit auf exklusiv benutzten CPU-Kernen im Dedicated-Modus.

  • Eigenständiger EtherCAT Master
  • Automatische Erkennung der EtherCAT-Topologie mit XML-Dateien oder SII-Protokoll
  • Prozessdaten-Kommunikation (zyklischer I/O-Datenaustausch) in Echtzeit
  • Kurze Zykluszeiten: bis zu 50 Mikrosekunden oder weniger
  • Hot connect und Kabelredundanz
  • Basiert auf dem Network Module
  • Netzwerkkarten von RealTek und Intel verwendbar
  • I/O-Klemmen, Servoumrichter etc. aller Hersteller werden unterstützt (zum Beispiel Beckhoff)
  • Modularer Aufbau des EtherCAT Masters: Grundpaket + Optionen
  • Prozessdaten-Kommunikation (PDO)
  • Servicedaten-Kommunikation (SDO)
  • Mailbox-Kommunikation
  • CANopen over EtherCAT (CoE)
  • Ethernet over EtherCAT (EoE)
  • File over EtherCAT (FoE)
  • Distributed Clock (DC)

EtherCAT PC Slave Module

EtherCAT PC Slave Module in Echtzeit

  • Allgemein
  • Features
  • Hardware-Unterstützung

Mit Kitharas EtherCAT PC Slave Module kann ein handelsüblicher PC wie ein EtherCAT-Slave verwendet werden. Sonst nur mit spezialisierter Hardware zu realisieren, können nun auch handelsübliche PCs als Slave in EtherCAT-Netzwerke eingebunden werden. Vor dem Einsatz von PCIe-Slave-Karten besaß nur die Master-Seite die Möglichkeit zur komplexen PC-basierten Kommunikation mit dem EtherCAT-Netzwerk. Durch die Implementierung von Rechnern als Slaves können anspruchsvolle Automatisierungsprozesse zielgerichteter entworfen, implementiert und angepasst werden.

  • Gemeinsames API mit EtherCAT Master and EtherCAT EAP
  • Prozess- und Servicedatenkommunikation (PDO/SDO)
  • Dateitransfer (FoE)
  • Erzeugen von benutzerdefinierten PDO-Mappings
  • SII (EEprom) Daten können beliebig initialisiert werden (zum Beispiel Vendor ID, Product ID, Revision)

Beckhoff – EtherCAT-Slave-Geräte

  • FC1100, PCI EtherCAT Slave Card
  • FC1121, PCIe EtherCAT Slave Card
  • CX5000 CCAT (Beckhoff CX50xx, CX20xx, CX51xx Embedded PCs)

ESD – EtherCAT-Slave-Karte

  • ECS-PCIe 1100, PCIe EtherCAT Slave Card

    Diese Liste bezieht sich stets auf die aktuelle Version unserer Software.

EtherCAT Automation Protocol

Echtzeit-Vernetzung über EtherCAT von der Leitebene aus

  • Allgemein
  • Features

Das EtherCAT Automation Protocol ermöglicht Echtzeitkommunikation zwischen allen Endgeräten innerhalb eines Netzwerks, wodurch ein komplett neuer Standard an Konnektivität bei Automatisierungs­anlagen erreicht wird. Dazu können beispielsweise alle PC-basierten Steuerungen, Maschinen, Prüfstände, Transportbänder, Roboter, Anlagen zur Qualitätssicherung oder MES (Manufacturing Execution Systems) gehören.

  • Übertragungsrate von beispielsweise 1000 Mbit/s, 10 Gbit/s oder 40 Gbit/s
  • Prozessdaten- und Servicedatenaustausch (PDO/SDO), Dateitransfer
  • anwendungsgleich mit dem EtherCAT Master

CANopen Module

CANopen Master in Echtzeit

  • Allgemein
  • Features

Das CANopen Module von Kithara RealTime Suite beinhaltet einen PC-basierten Master für das Automatisierungsprotokoll CANopen®. Es basiert auf dem CAN Module von Kithara RealTime Suite und erfordert eine von diesem unterstützte Hardware.

  • automatische Ermittlung der CANopen-Topologie
  • Management der CANopen-Slave-Zustände
  • Prozessdaten- und Servicedaten-Kommunikation (PDO+SDO)
  • Mailbox-Kommunikation

PLC Module

Das PLC Module von Kithara RealTime Suite beinhaltet eine IEC 61131-3-kompatible Soft-SPS

  • Allgemein
  • Features
  • PLC-Bibliotheken
  • PLC-Compiler

Kithara stellt eine Soft-PLC-Lösung bereit, die kompatibel zum IEC 61131-3 Standard für Echtzeit-Automatisierung in den Windows-Betriebssystemen ist. Es erlaubt, existierende PLC-Codes wiederzuverwenden oder Nutzen aus den leistungsstarken IEC 61131-3-Programmiersprachen zu ziehen. Diese sind leicht zu verwenden und unterstützen integrierte Mechanismen wie Echtzeit-Multitasking auf dedicated CPUs, Strukturvariable, Funktionsblöcke und spezielle Datentypen.

  • Anweisungsliste (AWL/IL) oder Strukturierter Text (ST)
  • Datentypen: Integer, Bit, Float-Werte, Uhrzeit und Datum, Strings, Arrays, Structs, Aufzählungen, Subranges, Unions
  • Implizierte Typkonvertierung
  • Binär, oktal, dezimal, hexadezimale Literale
  • Variable: Input, Output, Inoutput, extern, global, temporär, nachhaltig
  • Programmorganisationseinheiten: Programme, Funktionen, Funktionsblöcke
  • Konfigurationen und Ressourcen: trennt die Strukturen in seperate Teile, weist Struktur-Variable zu, initialisiert Programm- oder Funktionsblock-Variable, weist Aufgaben zu, managt Programminstanzen, durchläuft Programmparameter
  • Namespaces: Intern und öffentlicher Zugang
  • Hinweise und Referenzen
  • Mathematisch: Arithmetik, Logik, Bitoperationen, Trigonometrie
  • Zeit- und Datumsabläufe
  • Stringkonvertierung und Manipulation
  • Funktionsblöcke: bistabil, Kantenerkennung, Counter, Timer
  • Zugang zu Kithara API-Funktionen: Shared Memory, Pipes, Semaphores, Events, Callbacks, Tracer Messages, Signalverarbeitung, Aufgabensynchronisation
  • PLC-Anwendungen werden in Kithara RealTime Suite integriert
  • Direkte Interaktion zwischen PLC-Programmen und anderen Echtzeitelementen, geschrieben in C/C++ oder Delphi
  • Erstellen und Ausführen der PLC-Projekte
  • Suche nach Fehlern und Warnungen der PLC-Anwendung
  • Anwendung von Strukturinformationen
  • Grafische Benutzeroberfläche
  • Installiert Steuerungsprogramme für Compiler und Laufzeit-Fehler/Status
  • Erstellung der PLC-Quellen: optimiert, native Maschinencodes für Windows (32-Bit und 64-Bit)
  • Importieren von verschiedenen PLC-Quelldateien
  • Multi-threaded Kompilationen

Ihre Vorteile mit Kithara EtherCAT Master

Kithara EtherCAT Master wird als Funktionsbibliothek zur Verfügung gestellt. Eine Funktionserweiterung ist jederzeit und modular möglich. Der Entwickler kann den EtherCAT Master schnell und einfach in seine Applikation einbinden. Dazu werden die Programmiersprachen C/C++, Delphi und C# direkt unterstützt, und Sie können in Ihrer gewohnten Umgebung arbeiten. Das vermeidet eine zeitaufwendige Einarbeitung, wie dies bei komplexen Soft-SPS-Systemen, wie beispielsweise TwinCAT von Beckhoff und anderen, der Fall ist. Durch die Bereitstellung als Funktionsbibliothek haben Entwickler darüber hinaus wesentlich flexiblere Möglichkeiten zur Realisierung ihrer Applikationen.


Master Monitor für EtherCAT

Kithara Master Monitor für EtherCAT ist eine grafische Windows-Anwendung zur Visualisierung und Verwaltung von EtherCAT-Topologien und kann auch als EtherCAT-Konfigurator verwendet werden. Die erfasste Struktur der angeschlossenen Slave-Devices kann in einer speziellen XML-Datei gespeichert werden, um diese mit einer später realisierten Struktur automatisch auf Übereinstimmung überprüfen zu können. Die Datei kann jedoch auch aus einzelnen Bausteinen manuell zusammengefügt werden.

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EtherCAT® und Safety over EtherCAT® sind eingetragene Marken und patentierte Technologien, lizenziert durch die Beckhoff Automation GmbH, Deutschland.
CANopen® ist ein registriertes Warenzeichen des CAN in Automation e. V.
GigE Vision® ist ein registriertes Warenzeichen der Automated Imaging Association.
USB3 Vision® ist ein registriertes Warenzeichen der Automated Imaging Association.