PI Geräte über EtherCAT vernetzen

Warum PI den EtherCAT-Feldbus nutzt

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist ein offenes Echtzeit-Ethernet-basiertes Feldbus-System.

Ziel der Entwicklung von EtherCAT war der Einsatz von Ethernet in Automatisierungsanwendungen. Die geforderten Randbedingungen waren eine kurze Daten-Aktualisierungszeiten (auch Zykluszeiten genannt; ≤ 100 µs), ein niedriger Jitter (für exakte Synchronisierung; ≤ 1 µs) und geringe Hardwarekosten.

EtherCAT wird als robustes Hochgeschwindigkeits- und Echtzeitnetzwerk für Maschinensteuerungslösungen bei Steuerungs- und Systemingenieuren immer beliebter. Gründe dafür sind die deterministischen Aktualisierungsraten mit hoher Geschwindigkeit und die äußerst präzise Synchronisierung aller Netzwerkgeräte. Maschinenbauer und Systemintegratoren profitieren von speziellen Plattformen für die Bewegungs- und Maschinensteuerung, die es erlauben die komplette Maschinensteuerungslösung über EtherCAT zu erstellen, während gleichzeitig höchste Leistungsniveaus und eine günstige Kostenstruktur aufrechterhalten werden.


Warum EtherCAT?

Seine Einzigartigkeit macht EtherCAT ganz klar zur "Wahl des Ingenieurs". Zudem sind die nachfolgenden Eigenschaften von besonderem Vorteil für zahlreiche Anwendungen.

EtherCAT ist mehr oder weniger die schnellste industrielle Ethernet-Technologie und synchronisiert sich mit einer Genauigkeit von Nanosekunden. Dies ist ein großer Vorteil für alle Anwendungen, bei denen das Zielsystem über ein Bus-System gesteuert oder gemessen wird. Die kurzen Reaktionszeiten reduzieren die Wartezeiten während der Übergänge zwischen Prozessschritten, was die Effizienz der Anwendungen erheblich verbessert.

Bei EtherCAT-Anwendungen bestimmt die Maschinenstruktur die Netzwerktopologie und nicht umgekehrt. Bei herkömmlichen industriellen Ethernet-Systemen ist die Anzahl der kaskadierbaren Schalter und Hubs begrenzt, was die gesamte Netzwerktopologie einschränkt. Da EtherCAT keine Hubs oder Schalter benötigt, bestehen diese Einschränkungen nicht. EtherCAT ist in Bezug auf die Netzwerktopologie quasi unbegrenzt. Linien-, Baum- und Sterntopologien sowie sämtliche Kombinationen daraus sind mit einer geradezu unbegrenzten Anzahl von Knotenpunkten möglich.

Konfiguration, Diagnose und Wartung sind Faktoren, die sich auf die Systemkosten auswirken. Der Ethernet-Feldbus macht all diese Aufgaben bedeutend einfacher.

EtherCAT bietet die Eigenschaften des industriellen Ethernets zum gleichen oder sogar niedrigeren Preis eines klassischen Feldbussystems. Die einzige Hardware, die das Master-Gerät benötigt, ist ein Ethernetanschluss – es sind keine teuren Schnittstellenkarten oder Koprozessoren erforderlich. Da EtherCAT keine Schalter oder anderen interaktiven Infrastrukturkomponenten erfordert, fallen die Kosten für diese Bauteile und deren Installation, Konfiguration und Wartung ebenso weg.

EtherCAT-Produkte der PI Gruppe

Hexapod Motion Controller mit EtherCAT

  • Steuerung eines 6-Achsen-Positioniersystems mittels EtherCAT, beispielsweise eines Hexapods
  • Übernimmt die Koordinatentransformation der Parallelkinematik
  • Die Positionseingabe erfolgt in kartesischen Koordinaten, die Koordinatentransformation findet im Controller statt
  • Das Bezugssystem (Work, Tool) kann schnell und einfach geändert werden
  • Stabiler virtueller Pivotpunkt, frei im Raum definierbar
  • Unterstützt Motorbremsen und absolut messende Sensoren mit BiSS-Schnittstelle

ACS Motion Controller für industrielle Anwendungen

  • Leistungsstarke Bewegungssteuerungslösungen für anspruchsvolle Mehrachsen-Automatisierung
  • Betrieb als EtherCAT-Master möglich
  • Lässt sich als 2. EtherCAT-Master-Bewegungssteuerung in eine vorhandene SPS-Architektur integrieren. Dies ermöglicht die direkte Steuerung anspruchsvoller Bewegungen durch den ACS im Original-EtherCAT-Netzwerk
  • Spezifische Steuerungsalgorithmen, wie ServoBoost, optimieren die Einschwingzeiten
  • Profilbildung verhindert die Anregung von Schwingungen
  • Proprietäre sowie patentierte Funktionen wie NanoPWM erreichen einen Dynamikbereich der Stromregelung von über 100000:1 und ermöglichen somit Schleppfehler im Nanometerbereich und einen Stillstandsjitter im Sub-Nanometerbereich
  • Umfangreiche Trigger-Funktionalitäten z.B. für Laseranwendungen oder Inspektionsfunktionen
  • Integrierte 3 Freiheitsgrade bei der Kompensation von Positionierfehlern und Kompensation des Gierens bei Gantrylösungen