Formation Bus de Terraint _Partie 3_4 _EtherCAT

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Formation basique pour nos techniciens.
Complément de la présentation générale (partie 3).
Présentation de la solution EtherCAT.

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    1. 1. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 1
    2. 2. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 2 EtherCAT:Introduction  EtherCAT aété développé en 2003 par Beckhoff  EtherCAT est supporté parEtherCAT Technology Group (ETG), une organisation ouverte d’utilisateurs, mais très liée à Beckhoff  EtherCAT est une réseau Real Time Ethernet, du type Master/Slave, avec le temps de cycle court (<100µs)  Contrôleur Ethernet peut être standardpourle Master mais propriétaire pour le Slave (ASIC)  EtherCAT réutilise les profils d’applicationCANopenet Sercos (Drives , E/S ).
    3. 3. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 3 EtherCATestactuellementun réseaule plus rapidepour FactoryAutomationavecle temps cycle 100µsetlagigue (jitter)< 1µs • Caractéristiquesprincipales EtherCATestl’EthernetIndustrielRTet utilisele tramesstandardIEEE 802.3(100MBs,FullDuplex) EtherCAT assureunesynchronisationprécisegrâceaumécanisme« Distributedclock » EtherCATestfacileà mettreenœuvregrâceà l’adressageautomatiquedesnœuds • Lecâblagesimple: 100Base-TX EtherCATutiliseles câblesetles connecteursstandardd’Ethernet EtherCATn’apas besoinde switches(la topologielinéaire) • Une topologieflexible Avec 2portsEtherCATsurchaquestationet unetransmissionFullDuplex, ilestpossibledecréerlesstructureslinéaire(enanneaufermé) Lesstructuresavecdérivations(Tree,star)sontpossibles(avecuneséparationdessegments) Mais: EtherCATcen’estpasunecommunicationEthernetTCP/IP standard, LacommunicationTCP/IP doitsefairevia EoE(EthernetoverEtherCAT,modulesadditionnels) EtherCAT:Introduction(2)
    4. 4. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo EtherCAT:TCP/IP : Ethernetover EtherCAT 4 IPC Virtual Ethernet Switch Functionality • EtherCATce n’estpasunecommunication EthernetTCP/IPstandard, • LacommunicationTCP/IPdoitse fairevia EoE (EthernetoverEtherCAT)soitviaMaster, soitviamodulesadditionnels •Onne peutpasconnecté un PCdirectementà unEsclave (p.ex. avecCPX-FMTdirectementsurle portdu CPX) •LetraficTCP/IPdoitêtreroutéversl’APIou unmodule spécialisé
    5. 5. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 5 Safetyover EtherCAT(FSoE) Leprincipe«Back Channel»:l’intégrationdetrames FSoEdansunetélégramme« EtherCATprocessdata» Cetteapprochepermetde créerdesstructuresdistribuéesavec lesE/S safety. EtherCAT: FsoE
    6. 6. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 6 •Synchronisation : Distributedclocks - BaséesurIEEE-1588 - L’EsclaveEtherCATmesurele tempsentrelatrameentranteetsortante(timestamp) - Avecce « timestamp»,le Masterpeutdéterminerle tempsdepropagationpourchaqueesclave - Cemécanismeassureunesynchronisationprécise<1µs. EtherCAT:Distributed Clock
    7. 7. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 7 "On-the-fly"dataexchange • MaîtreEtherCATenvoieun seule télégrammequi traversetoutesles stationsEsclaves • ChaqueEsclave prend« àlavolé » lesdonnéesOutputData(OD)etmet àcetteplacesesInputData(Inp). • Ensuite,le télégrammeestenvoyéverslastationsuivante. • LadernièrestationsEsclavedansl’anneaucomplètelatrameet l’envoieversle Maîtreviatoutesles stations. • L’échangeOD/Inp,estfaiteenquelquesnanosecondespardescircuitsspécialisées(ASIC Ethercat) • Cetteméthodegarantiele hautdébitdu réseau EtherCAT:On-Fly Data exchange
    8. 8. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 8 EtherCAT:Systèmeshôtes L’autre système hôte populaire est: Sysmac Automation Platform deOMRON. Omron utilise aussi EtherCAT comme système de communication interne. Omron est principalement présent sur le marché Asiatique. Pour EtherCAT les systèmes hôtes sont: Tous les APIet contrôleurs Beckhoff L’outil de configuration pour EtherCAT-Devices s’appelle TWINCAT.
    9. 9. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 9 FestoCPX-FB37 : nouveaunœud EtherCAT Fonctions:  Protocole Ethernet Industriel : EtherCAT  Interface Ethernet : 2 portsxM12 D-coded, 100MBit/s  Interface diagnostic pourCPX-MMI(Handheld)  8 LEDsDiagnostic (CPX- et EtherCAT)  IP65/67  Fichier .ESI(EtherCAT Device Description) avec fonctionnalité MDP(Modular Device Profile)  WEVserver (seulement via EoE)  DIL-Switches pour l’adressage EtherCAT (adresse 1..255)  DIL-Switches pour activer/désactiver MDP
    10. 10. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo EtherCAT:CPX-FB37 Modular Device Profile (MDP) 10 Sans MDP,ilfaut mettre un seul élément où toutes les E/S sont déclarées Avec MDP,chaque Module possède les champs séparés BénéficedeMDP  ConfigurationModulairede CPX–sa présentationdansTwinCATcorrespond àsaconfiguration physique.  LesE/S sont« mappées»etleur affectationestplus fléxible
    11. 11. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo EtherCAT:CPX-FB37 Modular Device Profile :lesparamètres Sans MDP ( lecas deCPX-FB38) Avec MDP (CPX-FB37) 11 Bits et octets génériques, sans description Tous les paramètres correspond au module déclaré
    12. 12. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo EtherCAT:CPX-FB38 vs.CPX-FB37 12 Features CPX-FB 38 serie R06 CPX-FB38 New serie R07(AE169172) released CPX-EtherCAT(FB37) New Serie R01 Planned Q1/2014 Hardware InfineonC161PI/ ET1100ASIC InfineonC161PI/ ET1100ASIC FreescaleI.MX25/ XILINX Spartan6 DIL switches no no yes Fixedkonfiguration yes yes yes Diagnosisover CoE no yes yes ParametrizationoverCoE no yes(20 modules) yes ModularDevice Profile no no yes FoE(Fileover EC) no no yes EoE (Ethernetover EC) no no yes DC (DistributedClocks) no no yes
    13. 13. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 13 EtherCAT:Coexistence duCPX-FB38 et du CPX-FB37  Les 2 modules EtherCAT coexisteront. Le phase-out du CPX-FB38 n’est pas prévu.  Compatibilité:  Les connections sont différentes. “in” est au dessus, “out” est en bas du module.  Pour remplacer CPX-FB38 parle CPX-FB37, il faut désactiver MDP(DIL-Switch en position “fixedconfiguration”)  Si un CPX-FB37 avec MDPest remplacé parun CPX-FB38, il faut spécifier ceci dans le software de configuration. Le paramétrage précédent sera alors perdu! Le prix suit les fonctionnalités! CPX-FB38: Price attractif, moins de fonctions CPX-FB37: Prixplus élévé, plus de fonctions
    14. 14. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo RemoteI/O:  Beckhoff propôsedesE/S déportéesenIP20et IP65/67.  PuisqueBeckhoffutiliseEtherCATaussicomme le busdecommunication,toute les fonctionnalitésd’ EtherCAT sonttrèsbienintégrées ValveTerminals:  Multipinbox (e.g.fromB&R)  SMC  EX260  EX600-SEC  Bosch-Rexroth:  AES Fieldbus-Module  DisponibleaussipourAV-03 LeCPX-FB37aun conceptdediagnostiquemeilleurque celui deSMC EtherCAT:Competition 14

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