Waarom EtherCAT kiezen voor industriële communicatie?

EtherCAT is aan een opmars bezig, met inmiddels meer dan 7500 leden en 77,1 miljoen nodes wereldwijd. Door de unieke manier waarop EtherCAT werkt, heeft het de harten van veel ingenieurs al veroverd. Maar met de komst van IIoT kan het nog een extra troef uitspelen. EtherCAT is niet gebaseerd op switches en is ook niet afhankelijk van het internetprotocol: het EtherCAT-protocol zit direct ingebed in het ethernetframe. Aangezien bijna alle cyberaanvallen het internetprotocol nodig hebben voor routering, gaan ze met EtherCAT nergens heen. We zetten de belangrijkste voordelen op een rijtje.

EtherCAT is over het algemeen de snelste industriële ethernettechnologie, maar synchroniseert ook met een nauwkeurigheid van nanoseconden. Dit is een enorm voordeel voor alle toepassingen waarbij het doelsysteem via het bussysteem wordt bestuurd of gemeten. De snelle reactietijden zorgen voor kortere wachttijden tijdens de overgangen tussen processtappen, wat de efficiëntie van toepassingen aanzienlijk verbetert. Tot slot vermindert de EtherCAT-systeemarchitectuur de belasting van de CPU met 25 tot 30% in vergelijking met andere bussystemen (bij dezelfde cyclustijd). Bij optimale toepassing leiden de prestaties van EtherCAT tot verbeterde nauwkeurigheid, grotere doorvoer en dus lagere kosten.

Flexibele topologie

In EtherCAT toepassingen bepaalt de machinestructuur de netwerktopologie, en niet andersom. In conventionele industriële ethernetsystemen zijn er beperkingen aan het aantal switches en hubs dat in cascade kan worden geschakeld, waardoor de totale netwerktopologie wordt beperkt. Aangezien EtherCAT geen hubs of switches nodig heeft, bestaan dergelijke beperkingen niet. Kortom, EtherCAT is vrijwel onbeperkt als het gaat om netwerktopologie. Lijn-, boom-, stertopologieën en alle combinaties daarvan zijn mogelijk met een vrijwel onbeperkt aantal knooppunten. Dankzij de automatische linkdetectie kunnen nodes en netwerksegmenten tijdens het bedrijf worden losgekoppeld en vervolgens weer worden aangesloten – zelfs ergens anders, als de master deze functie ondersteunt. De lijntopologie wordt uitgebreid naar een ringtopologie voor kabelredundantie. Het enige wat de master nodig heeft voor deze redundantie is een tweede ethernetpoort en de slave-apparaten ondersteunen de kabelredundantie toch al.
Dit maakt het mogelijk om apparaten uit te schakelen tijdens de werking van de machine.

Eenvoudig en robuust

Configuratie, diagnose en onderhoud zijn allemaal factoren die bijdragen aan de systeemkosten. De ethernetveldbus maakt al deze taken aanzienlijk eenvoudiger: EtherCAT kan zo worden ingesteld dat adressen automatisch worden toegewezen, waardoor handmatige configuratie overbodig wordt. Een lage busbelasting en peer-to-peerfysica verbeteren de immuniteit voor elektromagnetische ruis. Het netwerk detecteert betrouwbaar potentiële storingen tot op de exacte locatie, wat de tijd die nodig is voor het oplossen van problemen drastisch verkort. Tijdens het opstarten vergelijkt het netwerk de geplande en werkelijke lay-outs om eventuele afwijkingen te detecteren. De EtherCAT-prestaties helpen ook
tijdens de systeemconfiguratie, omdat er geen netwerkafstemming nodig is. Dankzij de grote bandbreedte is er capaciteit om samen met de besturingsgegevens extra TCP/IP te verzenden. Aangezien EtherCAT zelf niet gebaseerd is op TCP/IP, is het niet nodig MAC-adressen of IP-adressen te beheren of IT-experts switches en routers te laten configureren.

Geïntegreerde veiligheid

Functionele veiligheid als geïntegreerd onderdeel van de netwerkarchitectuur? Geen probleem met Functional Safety over EtherCAT (FSoE). FSoE is bewezen in gebruik door TÜV-gecertificeerde apparaten die sinds 2005 op de markt zijn. Het protocol voldoet aan de eisen voor SIL 3-systemen en is geschikt voor zowel gecentraliseerde als gedecentraliseerde besturingssystemen. Dankzij de Black-Channel-benadering en de bijzonder slanke Safety-Container kan FSoE ook worden gebruikt in andere bussystemen. Deze geïntegreerde aanpak en het slanke protocol helpen de systeemkosten laag te houden. Bovendien kan een niet-veiligheidskritische controller ook veiligheidsgegevens ontvangen en verwerken.

Betaalbaarheid

EtherCAT biedt de functies van Industrial Ethernet tegen een prijs die vergelijkbaar is met of zelfs lager is dan die van een klassiek veldbussysteem. De enige hardware die het masterapparaat nodig heeft, is een ethernetpoort – er zijn geen dure interfacekaarten of co-processors nodig. EtherCAT-slave controllers zijn verkrijgbaar bij verschillende fabrikanten in verschillende formaten: als ASIC, gebaseerd op FPGA, of ook als optie voor standaard microprocessorseries. Aangezien deze goedkope controllers alle tijdkritische taken overnemen, stelt EtherCAT zelf geen prestatie-eisen aan de CPU van de slave-apparaten, waardoor de apparaatkosten laag blijven. Aangezien EtherCAT geen switches of andere actieve infrastructuurcomponenten vereist, vervallen ook de kosten voor deze componenten en hun installatie, configuratie en onderhoud.