ethercat – el bus de campo ethernet ethercat de un vistazo 5 ethercat es una tecnología de...
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EtherCAT – el bus de campo Ethernet
2 3Índice
3 Unsistemadebuspuedequenoloseatodo…
4 EtherCATdeunvistazo
6 EtherCATTechnologyGroup
8 ¿PorquéutilizarEtherCAT?
10 Latecnologíaaldetalle10 EtherCAT:BasadoenlatecnologíaEthernet11 ¿CómofuncionaEtherCAT?12 ElprotocoloEtherCAT14 Topologíaflexible16 EtherCATP:comunicaciónyenergíaenuncable18 Distributed-Clocksparaunasincronizacióndealtaprecisión20 Diagnósticoylocalizacióndeerrores21 Requisitosdealtadisponibilidad
22 EtherCAT–Vistageneraldelsistema
24 SafetyoverEtherCAT26 Perfilesdecomunicación29 ComunicaciónaniveldetodalaplantaconelprotocolodeautomatizaciónEtherCAT(EAP)31 Integracióndeotrossistemasdebus32 PotenciandolatransformacióndigitalconEtherCAT,TSN,Industrie4.0eIoT
34 ImplementandointerfacesEtherCAT36 ImplementandoMaestro38 ImplementandoEsclavo40 Conformidadycertificación
43 Contacto
Unsistemadebuspuedequenoloseatodo…
...perolamáquinanoesnadasinél.Nosoloesunapartecentraldelaarquitec-turadelsistema,sinoquesurendimientotambiéndeterminasielsistemacompletoescapazdealcanzarsumáximorendi-miento.Elsistemadebusestambiénunfactorclaveparadeterminarloscostesdelsistema,eltiempodepuestaenser-vicioylasolidez.Porestarazón,unbueningenieroseleccionalatecnologíadebusadecuadacomoprimerpasoparaeldiseñodelsistema.
HemosredactadoestefolletoparapresentarleEtherCAT,el«busdecampoEthernet».NosolopodráconoceEtherCATmásdecerca,sinoquetambiénaprenderáquéesloquehacequeEtherCATseael
estándardeEthernetindustrialmásrápido.EstefolletotambiénpresentaelEtherCATTechnologyGroup(ETG),laorganizacióndebusdecampomásgrandedelmundo.Yloqueesmásimportante,queremosmostrarleporquéEtherCATeslaeleccióncorrectaparasuaplicación.
Sitienealgunapregunta,nodudeenponerseencontactoconnosotros.NosapasionaEtherCATyesperamostenernoticiassuyas.
EnnombredelequipodelEtherCATTechnologyGroup,MartinRostan,DirectoEjecutivo,EtherCATTechnologyGroup
MartinRostan,DirectoEjecutivo,EtherCATTechnologyGroup
ElequipoETGmundialenunareunióndeestrategiaglobal.
4 5EtherCATdeunvistazo
EtherCATesunatecnologíadeEthernetindustrialdealtorendimiento,bajocosteyfácildeusar,quepresentaunatopologíaflexible.Seintrodujoen2003ydesde2007esunestándarinternacional.ElEtherCATTechnologyGrouppromueveEtherCATyesresponsabledesudesarrollocontinuo.EtherCATestambiénunatecnologíaabierta:cualquierapuedeimplementarlaoutilizarla.
Cómofunciona
ElprincipiofuncionalclavedeEtherCATresideencómosusnodosprocesanlastramasEthernet:cadanodoleelosdatosdireccionadosaélyescribesusdatosdenuevoenlatrama,todomientraslatramasemueveaguasabajo.Estoconduceaunamejorutilizacióndelanchodebanda(unatramaporciclosuelesersuficienteparalacomunicación),altiempoqueeliminalanecesidaddeconmutadoresohubs.
Rendimientodelared
EtherCATeslatecnologíadeEthernetin-dustrialmásrápidagraciasalaexclusivaformaenqueprocesalastramas;ningunaotratecnologíapuedesuperarlautilizacióndeanchodebandaoelcorrespondienterendimientodeEtherCAT.
Topologíaflexible
Ademásdesuvelocidad,unaredEtherCATpuedesoportarhasta65.535dispositivossinimponerrestriccionesensutopología:lineal,enbus,enárbol,enestrella–
ocualquiercombinacióndeestas.ElrápidosistemafísicodeEthernetpermitequedosdispositivosesténaunadistanciadehasta100m(330pies);mayoresdistanciassonposiblesmedianteelusodefibraóptica.EtherCATtambiéntienecaracterísticasadi-cionalesqueofrecenunamayorflexibilidadtopológica,comoHotConnectyHotSwapparadispositivosyunaredundanciaañadi-daatravésdeunatopologíaenanillo.
Esversátil
EtherCATesadecuadotantoparaarqui-tecturasdesistemacentralizadascomodescentralizadas.Soportacomunicacionesmaestro-esclavo,maestro-maestroyesclavo-esclavo,asícomoincorporabusesdecamposubordinados.Aniveldefábrica,elProtocolodeAutomatizaciónEtherCAT(EAP,delinglésEtherCATAutomationProtocol)cubrelacomunicación,todoelloconlainfraestructuraexistente.
Esfácil
Encomparaciónconunsistemadebusdecampoclásico,EtherCATeslaopciónobvia:lasdireccionesdelosnodospuedenesta-blecerseautomáticamente,nohaynecesi-daddesintonizarlared,ylosdiagnósticosintegradosconlocalizacióndefalloshacenquelalocalizacióndeerroresseaunjuegodeniños.Apesardeestascaracterísticasavanzadas,EtherCATtambiénesmásfácildeusarqueelEthernetIndustrial:nohayqueconfigurarconmutadoresynoserequierelamanipulacióncompletadedireccionesMACoIP.
Esdebajocoste
EtherCATofrecetodaslasventajasdelEthernetindustrialapreciosdebusdecampo.¿Cómo?Enprimerlugar,EtherCATnorequiereningúncomponentedeinfra-estructuraactivo.Eldispositivomaestronorequiereunatarjetadeinterfazespecialylosdispositivosesclavosutilizanchipsaltamenteintegradosyeconómicos,dispo-niblesdeunaampliavariedaddeprovee-dores.Además,noserequierencostososexpertosentecnologíadelainformaciónparaponerenservicioomantenerelsistema.
Ethernetindustrial
EtherCATtambiénsoportatecnologíasdeinternetcomunessinponerenpeligrolacapacidaddetiemporealdelared.Suprotocolo«EthernetsobreEtherCAT»transportaFTP,http,TCP/IPyCo.
Seguridadfuncional
SafetyoverEtherCATescomoelpropioEtherCAT,esbeltoyrápido.Laseguridadfuncionalseencuentraintegradadirecta-menteenelbusconopcionestantoparalógicadeseguridadcentralizadacomodescentralizada.Graciasalenfoquede«Black-Channel»,tambiénestádisponibleparaotrossistemasdebus.
Tecnologíaabierta
EtherCATesunatecnologíaabiertaestanda-rizadainternacionalmente,loquesignificaquecualquieraeslibredeusarlatecnologíaenunaformacompatible.Sinembargo,queseaunatecnologíaabiertanosignificaquecualquierapuedamodificarEtherCATarbi-trariamenteparasatisfacersusnecesidades.Estoseríaelfindelainteroperabilidad.
ElEtherCATTechnologyGroup,laorganizacióndebusdecampomásgrandedelmundo,esresponsabledeldesarrollocontinuodeEtherCATparaquesigasiendoabiertoeinteroperable.
Deeficaciaprobada
EtherCATseutilizaactualmenteentodoelmundoenunainmensagamadeaplicaciones.EtherCATseutilizaenelcontroldemáquinas,equiposdemedición,dispositivosmédicos,automóvilesymá-quinasmóviles,asícomoeninnumerablessistemasembebidos.
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Normalizacióninternacional
ElEtherCATTechnologyGroupesunsociooficialdelaIEC.TantoEtherCATcomoSafetyoverEtherCATsonestándaresIEC(IEC61158eIEC61784).Estosestándaresnosoloincluyenlascapasdeprotocoloinfe-riores,sinotambiénlacapadeaplicaciónyperfilesdedispositivo,porejemplo,paraaccionamientos.SEMI™(SemiconductorEquipmentandMaterialsInternational)haaceptadoEtherCATcomoestándardecomunicación(E54.20)paralaindustriadelossemiconductores.LosGruposdetrabajoenelGrupodeTrabajoTécnico(TWG)deSemiconductoresdelETGdefinenperfilesdedispositivosyguíasdeimplementación.
Lasespecificacionesestándisponiblesendiferentesidiomas.
ElETGeslaorganizacióndebusdecampoconelmayornúmerodemiembrosdetodoelmundo.Lalistademiembrossepuedeencontrarenlapáginaweb.Noobstante,elfactordecisivonoescuántosmiembroshay,sinocuánactivossonlosmiembrosdelETG.TantoelnúmerocomolavariedaddedispositivosEtherCATesenormeylatasadeadopcióndeEtherCATenEuropa,AsiayAméricasobrepasaladetodaslasdemástecnologíasdeEthernetindustrial.
Hágasemiembro
LamembresíadeETGestáabiertaatodaslasempresas,yaseanfabricantesdedispo-sitivosousuarios.LosmiembrosdeETG:
Tienenaccesoalasespecificacionestécnicasyalforodeldesarrollador
ContribuyenaldesarrollodeEtherCATmediantegruposdetrabajotécnico
RecibenapoyoparalaimplementaciónatravésdesuoficinaETGlocal
Recibenpaquetesdesoftwaregratuito,herramientasdesoftwareyaccesoaproductosdedesarrolloadicionales
TienenpermitidoutilizarloslogotiposdeEtherCATyETG
PuedenmostrarsusproductosyserviciosEtherCATenlaGuíaoficialdeproductosEtherCAT,enferiasyeventosETG
Losestatutos,elformularioderegistroeinformaciónadicionalestá[email protected]
ElEtherCATTechnologyGroupmantienelatecnologíaEtherCATabiertaparatodoslosusuariospotenciales.Reúneafabricantesdedispositivos,proveedoresdetecnolo-gíayusuariosEtherCATparaimpulsarlatecnología.ProporcionamúltiplesGruposdeTrabajoTécnico,dondelosexpertostrabajanminuciosamenteenvariosaspec-tosespecíficosdeEtherCAT.Todasestasactividadesestánenfocadasenunobjetivocomún:mantenerEtherCATestableeinte-roperable.Porestarazón,soloexisteunaúnicaversióndeEtherCATynounaversiónnuevacadaaño.
ElETGorganizamúltiplesPlugFestsenEuropa,AsiayAméricacadaaño.LasPlugFestsreúneadesarrolladoresdedis-positivosEtherCATparaprobaryasegurarlainteroperabilidaddelosdispositivos.UtilizandolaHerramientadepruebadeconformidadEtherCAT(CTT)oficial,cadafabricantepuederealizarpruebasdecon-formidaddesusdispositivosEtherCATan-tesdesulanzamiento.ElETGproporcionaalosfabricantesunCertificadodeconfor-midadtrassuperarconéxitounapruebaenunlaboratoriodepruebaacreditado.ElETGtambiénorganizaseminariosytalleresinternacionalesyrepresentaaEtherCATenferiasdetodoelmundo.Tambiénpropor-cionaguíasdeproductos,standscolectivosenferiasyexposicionesenseminariosparaayudarasusmiembrosacomercializarsusproductosEtherCAT.
EtherCATTechnologyGroup
Actividadesglobales
ElEtherCATTechnologyGroupestápresen-teentodoelmundo.LosexpertosdelasoficinasdeETGenAlemania,China,Japón,CoreayEE.UU.apoyanalosmiembrosdeETGantes,duranteydespuésdelaimple-mentación.
LatecnologíasemantieneenlosGruposdeTrabajoTécnico(TWG,delinglésTechnicalWorkingGroups),quedefinenlasampliacio-nesytambiénelcomportamientouniformedelosdispositivosmedianteperfilesdedispositivosydirectricesdeimplementación.SeanimaatodoslosmiembrosacontribuiractivamenteenlosTWG.
Enmuchospaíses,EtherCATtambiénesunestándarnacional,comoenCoreayChina.
EnelstanddeETGsepresentatodalatecnologíayvariedaddeproductosEtherCAT.
ETGorganizareunionesdemiembrosregularmente.
2011 EtherCATinterfaceinStandardµP+µC
2009 Member1000 TestCentersinGermanyandJapan
2008 EtherCATConformanceTestTool
2003 EtherCATintroduced
ETGfounded
2012 Member2000 SemiconductorProfiles
2013 Member2500 TestCenterinCina
2015 FSoETestCenter Industrie4.0andIoTInitiative
2005 Safetyover
EtherCAT
HitosdeEtherCAT
2007 EtherCATisIECStandard
2006 EtherCATASIC
2014 Member3000 TestCenterinNorthAmerica
EtherCATisChineseStandard
2016 Member4000 EtherCATP
2017 10YearsETGOfficesinCN,KR,USA
TSNProfile
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operaciónyvolveraconectarse,inclusoenotrositio,sielmaestrosoportaestacarac-terística.Latopologíalinealseextiendeaunatopologíaenanilloporlaredundanciadecables.Todoloqueeldispositivomaes-tronecesitaparaestaredundanciaesunsegundopuertoEthernet,ylosdispositivosesclavosyasoportanlaredundanciadecablesdetodosmodos.Estohaceposiblelaconmutacióndedispositivosdurantelaoperacióndelamáquina.
3. Essimpleyrobusto
Laconfiguración,eldiagnósticoyelmante-nimientosonfactoresquecontribuyenaloscostesdelsistema.ElbusdecampoEthernetsimplificasignificativamentetodasestastareas:EtherCATsepuedeconfigurardeformaqueasignedireccionesautomáticamente,loqueeliminalanecesi-daddeconfiguraciónmanual.Unacargadebusbajayunafísicapeertopeermejoranlainmunidadalruidoelectromagnético.Lareddetectadeformafiablelasperturbacionesdepotencialhastasuubicaciónexacta,loquereducedrásticamenteeltiemponecesa-rioparasolucionarproblemas.Duranteelarranque,laredcomparalosdiseñosplanifi-cadosconlosrealesparadetectarcualquierdiscrepancia.ElrendimientodeEtherCATtambiénayudadurantelaconfiguracióndelsistemaeliminandolanecesidadderealizarunacalibracióndelared.Graciasalamplioanchodebanda,existecapacidadparatransmitirTCP/IPadicionaljuntoconlosdatosdecontrol.Sinembargo,puestoqueEtherCATnosebasaensímismoenTCP/IP,noexistenecesidaddeadministrardireccio-nesMACodireccionesIPodequeexpertosenITconfigurenconmutadoresyrouters.
1. Rendimientoexcepcional
EtherCATesporlejoslatecnologíaEthernetindustrialmásrápida,perotambiénsincro-nizaconunaprecisióndenanosegundos.Estorepresentaunaenormeventajaparatodaslasaplicacionesenlasqueelsistemadedestinoestácontroladooesmedidoatravésdelsistemadebus.Losrápidostiem-posdereaccióntrabajanparareducirlostiemposdeesperadurantelastransicionesentrelospasosdeproceso,loquemejorasignificativamentelaeficienciadelaaplica-ción.Finalmente,laarquitecturadelsistemaEtherCATreducelacargadelaCPUenun25-30%encomparaciónconotrossistemasdebus(paraunmismotiempodeciclo).Siseaplicadeformaóptima,elrendimientodeEtherCATconduceaunaprecisiónmejo-rada,mayorproductividady,porlotanto,amenorescostes.
2.Topologíaflexible
EnaplicacionesEtherCAT,laestructuradelamáquinadeterminalatopologíadelared,noalrevés.EnsistemasEthernetindus-trialesconvencionales,existenlimitacionesencuantoalnúmerodeconmutadoresyhubsquepuedeninstalarseencascada,loquelimitalatopologíageneraldelared.PuestoqueEtherCATnonecesitaniconmu-tadoresnihubs,noexistendichaslimitacio-nes.Enresumen,EtherCATprácticamentenotienelímitesenrelaciónalatopologíadelared.Sonposibleslastopologíaslinea-les,enárboloestrellaycualquiercombi-nacióndelasmismasconunnúmerocasiilimitadodenodos.Graciasaladeteccióndeenlaceautomática,losnodosysegmen-tosderedpuedendesconectarsedurantela
¿PorquéutilizarEtherCAT?
LaformaexclusivaenlaquetrabajaEtherCATloconvierteenlaclara«eleccióndelosingenieros».Además,lassiguientescaracterísticassonparticularmenteventajosasparamuchasaplicaciones.
4.Seguridadintegrada
¿Seguridadfuncionalcomoparteintegraldelaarquitecturadered?Ningúnproble-maconFunctionalSafetyoverEtherCAT(FSoE).ElusodeFSoEestáprobadome-diantedispositivoscertificadosporelTÜVqueseencuentranenelmercadodesde2005.Elprotocolocumpleconlosrequi-sitosparasistemasSIL3yesadecuadoparasistemasdecontrolcentralizadosydescentralizados.Graciasalprincipio«BlackChannel»yal«SafetyContainer»particularmenteesbelto,FSoEtambiénpuedeutilizarseenotrossistemasdebus.Esteprincipiointegradoyelprotocoloes-beltoayudanamantenerbajosloscostesdelsistema.Además,uncontroladorcríticonosegurotambiénpuederecibiryprocesardatosrelevantesparalaseguridad.
5.Asequible
EtherCATofrecelascaracterísticasdelEthernetIndustrialaunpreciosimilaroinclusoinferiorqueeldeunsistemadebusdecampoclásico.ElúnicohardwarenecesarioporeldispositivomaestroesunpuertoEthernet.Noserequierencostosastarjetasdeinterfaznicoprocesadores.LoscontroladoresesclavosEtherCATestándis-poniblesdevariosfabricantesendiferentesformatos:comoASIC,basadoenFPGA,otambiéncomoopciónparaseriesdemicro-procesadoresestándar.Puestoqueestoscontroladoreseconómicosllevanlacargadetodaslastareasenlasqueeltiempoesunfactorcrítico,EtherCATporsímismonoexigeningúnrequisitoderendimientoalaCPUdedispositivosesclavos,loqueman-tieneloscostesdedispositivobajos.PuestoqueEtherCATnorequiereconmutadoresuotroscomponentesdeinfraestructuraacti-vos,loscosteseninstalación,configuraciónymantenimientotampocoexisten.
Porestarazón,EtherCATseencentrafrecuentementeen:
Robótica Máquinasherramienta Máquinasdeembalaje Imprentas Equiposdefabricacióndeplásticos Prensas Máquinasdefabricaciónde
semiconductores Bancosdepruebas MáquinasPick&Place Sistemasdemedición Centraleseléctricas Subestaciones Aplicacionesdemanipulación
demateriales Sistemasdemanipulacióndeequipaje Sistemasdecontroldeescenarios Sistemasdemontajeautomatizados Máquinasdepulpadecelulosaypapel Sistemasdecontroldetúneles Máquinasdesoldadura Grúasyelevadores Maquinariaagrícola Aplicacionesoffshore Serrerías Equiposdefabricacióndeventanas Sistemasdeautomatizaciónde
edificiosa Acerías Aerogeneradores Equiposdefabricacióndemuebles Fresadoras Vehículosdeguiadoautomático Automatizacióndeentretenimiento Dispositivosmédicos Máquinasparatrabajarlamadera Equiposdefabricacióndevidrioplano Sistemasdepesaje Informaciónadicional AplicacionesEtherCAT
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EtherCAT:BasadoenlatecnologíaEthernetEtherCATesEthernetindustrialyutilizatramasestándarylacapafísicatalcomosedefineenelestándardeEthernetIEEE802.3.Sinembargo,tambiénabordalasdemandasespecí-ficasalasqueseenfrentalaindustriadelaautomatización,enlasque:
Hayrequisitosentiemporealduroscontiemposderespuestadeterminísticos. Elsistemasueleestarformadopormuchosnodos,cadaunodeloscualessolotiene
unapequeñacantidaddedatosdeprocesocíclico. LoscostesdehardwaresonaúnmásimportantesqueenlasaplicacionesdeITyde
oficina.
LosrequisitosanterioreshacenprácticamenteimposibleelusodeunaredEthernetes-tándaraniveldecampo.SiseutilizauntelegramaEthernetindividualparacadanodo,lavelocidaddedatosefectivasereducesignificativamenteparaunospocosbytesdedatosdeprocesocíclicos:eltelegramaEthernetmáscortotieneunalongitudde84bytes(inclui-doelInterFrameGap),deloscuales46bytespuedenutilizarseparadatosdeproceso.Porejemplo,siunaccionamientoenvía4bytesdedatosdeprocesoparalainformacióndepo-siciónyestadorealesyrecibe4bytesdedatosparalaposicióndedestinoylainformacióndecontrol,lavelocidaddedatosefectivaparaambostelegramassereducea4/84=4,8%.Además,elaccionamientosueleteneruntiempodereacciónquedesencadenalatransmi-sióndelosvaloresrealesdespuésderecibirlosvaloresobjetivo.Alfinal,noquedamuchodelavelocidaddetransferenciade100Mbit/s.
Laspilasdeprotocolos,comolasqueseutilizanenelmundodelatecnologíadelainformaciónparalaconexióndeenrutamiento(IP,TCP),requierenunsobrecosteadicionalparacadanodoycreanmásretrasosatravésdelostiemposdeejecucióndelaspilas.
¿CómofuncionaEtherCAT?EtherCATsuperalasdificultadesdescritasenlasecciónanteriorconsumododefuncio-namientodealtorendimiento,enelqueunasolatramasuelesersuficienteparaenviaryrecibirdatosdecontroldesdeyhaciatodoslosnodos.
ElEtherCATmaestroenvíauntelegramaquepasaporcadanodo.CadadispositivoEtherCATesclavolee«sobrelamarcha»losdatosdireccionadosaéleinsertasusdatosenlatramamientraslatramasemueveaguasabajo.Elretardodelatramasedebeúnicamentealostiemposderetardodepropagacióndelhardware.Elúltimonododeunsegmento(obranch)detectaunpuertoabiertoyenvíaelmensajealmaestroutilizandolafunciónfullduplexdelatecnologíaEthernet.
Lavelocidaddedatosefectivamáximadeltelegramaaumentaamásdel90%y,debidoalautilizacióndelafunciónfullduplex,lavelocidaddedatosefectivateóricaesinclusosuperiora100Mbit/s(>90%dedosveces100Mbit/s).
ElmaestroEtherCATeselúniconododentrodeunsegmentoalqueselepermiteenviaractivamenteunatramaEtherCAT;todoslosdemásnodossimplementereenvíantramasaguasabajo.Esteconceptoevitaretrasosimpredeciblesygarantizacapacidadesentiemporeal.
Elmaestroutilizauncontroladordeaccesoalmedio(MAC)Ethernetestándarsinunprocesadordecomunicacionesadicional.Estopermiteimplementarunmaestroencual-quierplataformadehardwareconunpuertoEthernetdisponible,independientementedelsistemaoperativoentiemporealodelsoftwaredeaplicacionesqueseutilice.Losdispositi-vosEtherCATesclavoutilizanuncontroladordeesclavosEtherCAT(ESC,delinglésEtherCATSlaveController)paraprocesartramassobrelamarchaytotalmenteenhardware,loquehacequeelrendimientodelaredseapredecibleeindependientedelaimplementacióndeldispositivoesclavoindividual.
Latecnologíaaldetalle
12 13lasI/Os;noserequiereunaestructuradedatosdeprocesofija.Estotambiénaliviaeldispositivomaestroencomparaciónconlossistemasdebusdecampoconvencionales,enlosquelosdatosdecadanododebíanleerseindividualmente,clasificarseconlaayudadelcontroladordeprocesosycopiarseenlamemoria.
ConEtherCAT,eldispositivomaestroúnicamentenecesitallenarunasolatramaEtherCATconnuevosdatosdesalidayenviarlatramaatravésdelAccesoDirectoaMemoria(DMA,delinglésDirectMemoryAccess)alcontroladorMAC.CuandoserecibeunatramaconnuevosdatosdeentradaatravésdelcontroladorMAC,eldispositivomaestropuedevolveracopiarlatramaatravésdeDMAenlamemoriadelordenador,todoellosinquelaCPUtengaquecopiaractivamenteningúndato.Ademásdelosdatoscíclicos,sepuedenutilizarotrosdata-gramasparacomunicacionesasíncronasoimpulsadasporeventos.
Ademásdeldireccionamientológico,elequipomaestrotambiénpuededireccionarundispositivoesclavoatravésdesuposiciónenlared.Estemétodoseutilizaduranteelarranquedelaredparadeterminarlatopologíadelaredycompararlaconlatopologíaplanificada.
Despuésdecomprobarlaconfiguracióndelared,eldispositivomaestropuedeasig-naracadanodounadireccióndenodoconfiguradaycomunicarseconelnodoatravésdeestadirecciónfija.Estopermiteunaccesoespecíficoalosdispositivos,inclusocuando
ElprotocoloEtherCATEtherCATincrustasucargaútilenunatramaEthernetestándar.Latramaseidentificaconelidentificador(0x88A4)enelcampoEtherType.DadoqueelprotocoloEtherCATestáoptimizadoparadatosdeprocesodecicloscortos,sepuedeeliminarelusodepilasdeprotocolos,talescomoTCP/IPoUDP/IP.
ParagarantizarlacomunicaciónITEthernetentrelosnodos,lasconexionesTCP/IPsepuedentunelizaropcionalmenteatravésdeuncanaldebuzóndecorreosinafectarlatransferenciadedatosentiemporeal.
Duranteelarranque,elequipomaestroconfigurayasignalosdatosdeprocesoenlosdispositivosesclavos.Sepuedenintercambiardiferentescantidadesdedatosconcadaesclavo,desdeunbithastaunospocosbytes,oinclusohastakilobytesdedatos.
LatramaEtherCATcontieneunoomásdatagramas.Lacabeceradeldatagramaindicaquétipodeaccesodeseaejecutareldispositivomaestro:
lectura,escritura,lectura-escritura Accesoaundispositivoesclavoespecíficomediantedireccionamientodirecto,
oaccesoamúltiplesdispositivosesclavosmediantedireccionamientológico(direccionamientoimplícito)
Eldireccionamientológicoseutilizaparaelintercambiocíclicodedatosdeproceso.CadadatagramadireccionaunaparteespecíficadelaimagendeprocesoenelsegmentoEtherCAT,paralacualestándisponibles4GBytesdeespaciodedirecciones.Duranteelarranquedelared,acadadispositivoesclavoseleasignanunaomásdireccionesenesteespacioglobaldedirecciones.Siavariosdispositivosesclavosselesasignandireccionesenlamismaárea,todospuedenserdireccionadosconunúnicodatagrama.Puestoquelosdatagramascontienencompletamentetodalainformaciónrelacionadaconelaccesoadatos,eldispositivomaestropuededecidircuándoyaquédatosacceder.Porejemplo,eldispositivomaestropuedeutilizartiemposdeciclocortosparaactualizardatosenlosaccionamientos,mientrasqueutilizauntiempodeciclomáslargoparamuestrear
EtherCATenunatramaEthernetestándar(conformeaIEEE802.3)
Insercióndedatosdeprocesosobrelamarcha
ECAT EtherCATtelegram
FrameHDR Datagram1 Datagram2 Datagramn
Ethernetheader Ethernet
DA Pad.SA FCSType
(6) (0…32)(2) (10+n+2) (10+m+2) (10+k+2)(6) (4)(2/4)
EthertypeOx88A4
ECATHDREthernetheader EthernetDatagram1
LogicalProcessImageTask1
LogicalProcessImageTask2
LogicalProcessImageTask3
Datagram2 Datagram3
14 15Alcablearelsistema,lacombinacióndelíneasconbranchesolíneasdederivaciónesbe-neficiosa:lospuertosnecesariosparacrearbranchesseintegrandirectamenteenmuchosmódulosdeI/O,porloquenosenecesitanconmutadoresadicionalesnicomponentesdeinfraestructuraactivos.TambiénsepuedeutilizarnaturalmentelatopologíaclásicadeEthernetenestrella.
Lasmáquinasmodularesoloscambiadoresdeherramientasrequierenlaconexiónydesconexióndesegmentosderedonodosindividualesduranteelfuncionamiento.LoscontroladoresesclavosEtherCATyaincluyenlabaseparaestacaracterísticadeHotConnect.Siseeliminaunaestaciónvecina,elpuertosecierraautomáticamenteparaqueelrestodelaredpuedaseguirfuncionandosininterferencias.Tiemposdedetecciónmuycortos<15µsgarantizanuncambiodeformatofluido.
EtherCATofreceunagranflexibilidadencuantoalostiposdecable,porloquecadasegmentopuedeutilizareltipoexactodecablequemejorseadapteasusnecesidades.EleconómicocableEthernetindustrialpuedeutilizarseentredosnodosconunaseparacióndehasta100menelmodo100BASE-TX.Además,laadicióndeprotocoloEtherCATPpermitelatransmisióndedatosyenergíaatravésdeunsolocable.Estaopciónpermitelaconexióndedispositivostalescomosensoresconunasolalínea.Fibrasópticas(como100BASE-FX)tambiénpuedenutilizarse,porejemplo,paradistanciasentrenodossuperioresa100m.TodalagamadecableadosparaEthernettambiénestádisponibleparaEtherCAT.
Sepuedenconectarhasta65.535dispositivosaunsegmentoEtherCAT,porloquelaampliacióndelaredesprácticamenteilimitada.Dadoelnúmeroprácticamenteilimitadodenodos,losdispositivosmodularescomolasestacionesdeI/O«sliced»puedendiseñarsedetalformaquecadamóduloseapropiamenteunnodoEtherCAT.Deestamaneraseeliminaelbusdeextensiónlocal;elaltorendimientodeEtherCATllegadirectamenteacadamódulosinretrasos,yaquenohaypuertadeenlaceenelacopladordebusnienlacabecera.
secambialatopologíadelaredduranteelfuncionamiento,porejemplo,congruposHotConnect.Existendosenfoquesparalacomunicaciónesclavo-esclavo.Undispositivoescla-vopuedeenviardatosdirectamenteaotrodispositivoesclavoqueestéconectadoaguasabajoenlared.DadoquelastramasEtherCATsólopuedenprocesarsehaciaadelante,estetipodecomunicacióndirectadependedelatopologíadelaredyesespecialmenteadecuadaparalacomunicaciónesclavo-esclavoenundiseñodemáquinaconstante(porejemplo,enmáquinasdeimpresiónodeembalaje).Porelcontrario,lacomunicaciónesclavo-esclavolibrementeconfigurablepasaporelequipomaestroyrequieredosciclosdebus(nonecesariamentedosciclosdecontrol).GraciasalexcelenterendimientodeEtherCAT,estetipodecomunicaciónesclavo-esclavosiguesiendomásrápidoqueconotrastecnologíasdecomunicación.
TopologíaflexibleLineal,enárbol,enestrellaocadenamargarita:EtherCATescompatibleconprácticamentetodaslastopologías.EtherCAThaceposibleunatopologíalinealoenbuspuraconcientosdenodossinlaslimitacionesquenormalmentesurgendelosconmutadoresohubsencascada.
Topologíaflexible–lineal,enárboloenestrella
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EtherCATP(P=potencia)esunaadiciónalestándardeprotocoloEtherCATdescritoanteriormente.Nopermitesololatransmisióndedatosdecomunicación,sinotambiénlatensiónperiféricaatravésdeunúnicocableEthernetestándardecuatrohilos.
EtherCATyEtherCATPsonidénticosentérminosdetecnologíadeprotocolos,yaquelaadiciónafectaexclusivamentealacapafísica.NoserequierennuevoscontroladoresdeesclavosEtherCATcuandoseutilizaEtherCATP.SepodríadecirqueEtherCATPtienelasmismasventajasdecomunicaciónqueEtherCAT,perotambiénproporcionalafuentedealimentaciónatravésdelcabledecomunicación,ofreciendoatractivasventajasymejorasparanumerosasaplicaciones.
Dosfuentesdealimentaciónde24V,aisladaseléctricamenteyconmutablesindividual-mente,alimentanlosnuevosdispositivosEtherCATP,disponiblesconUSparaelsistemaylossensoresyUPparalaperiferiaylosactuadores.Ambastensiones,USyUP,seencuentrandirectamenteacopladasalalíneadecomunicaciónEtherCATde100Mbit/s.Graciasaestatransmisióndeenergía,elusuariopuedeconectarencascadavariosdispositivosEtherCATPyparaellosolonecesitauncable.Estopermitereducirelcableadoydiseñarlodeformamás
compactayrentable,ahorrarcostesdelsistemayespacioocupadoporlosdispositivos,equi-posymáquinas.
EtherCATPesespecialmenteinteresanteparaaquellaspartesdeunamáquinaquesonindependientesyamenudoseencuentranunpocoaisladas,yaquepuedensersuministra-dascondatosyenergíaatravésdeunsolocable.Todoslostiposdesensoressonperfecta-menteadecuadosparaEtherCATP:unúnicoconectorM8compactopermitelaintegracióneficientedeestosdispositivosdecampoenlareddealtavelocidadylosconectaalaten-sióndealimentación.Graciasalacodificaciónmecánicadelconector,seevitanposiblesfuentesdeerrordurantelaconexióndelosdispositivos.
EtherCATPpuedeutilizarseenlamismaredjuntoconlatecnologíaEtherCATestándar.UnidadesrectificadorasadecuadastransformanelsistemafísicocomúndeEtherCATenEtherCATPmanteniendodeformaconsistentelacodificacióndedatosEthernet.Delamis-mamanera,undispositivopuedesersuministradoconEtherCATPpero,asuvez,tambiénpuedetransmitirelprotocoloEtherCAT.
MásinformaciónsobreEtherCATPpuedeencontrarseaquí:www.ethercat.org/ethercat-p
EtherCATP:comunicaciónyenergíaenuncable
2-cableconexión:EtherCAT+Potenciaseparada
EtherCATP:datosyenergíaatravésdeuncable
Power:2x24VDC,3A(US,UP)
TX+
TX+GNDS
GNDP
TX-
RX-UP
UP
RX+
RX+GNDP
GNDS
RX-
TX-US
US
EtherCATPower
18 19Dadoquelahoraenviadadesdeelrelojdereferenciallegaalosdispositivosesclavosconunligeroretardo,esteretardodepropagacióndebemedirseycompensarseparacadadispositivoesclavoconelfindeasegurarlasincronicidadysimultaneidad.Esteretardosemideduranteelarranquedelaredo,sisedesea,inclusodeformacontinuaduranteelfuncionamiento,asegurandoquelosrelojesseansimultáneosycuentencondiferenciasmuypordebajode1µsentreellos.
Sitodoslosnodostienenlamismainformaciónhoraria,puedenajustarsusseñalesdesalidasimultáneamenteyfijarsusseñalesdeentradaconunamarcadetiempodealtaprecisión.EnlasaplicacionesdeMotionControl,ademásdelasincronicidadylasimulta-neidad,tambiénesimportantelaprecisióndelciclo.Enestetipoaplicaciones,lavelocidadsederivatípicamentedelaposiciónmedida,porloqueescríticoquelasmedicionesdeposiciónsetomendeformaequidistanteyprecisa(esdecir,enciclosexactos).Inclusoin-exactitudesmuypequeñaseneltiempodemedicióndelaposiciónpuedentraducirseeninexactitudesmayoresenlavelocidadcalculada,especialmenteenrelacióncontiemposdeciclocortos.ConEtherCAT,lasmedicionesdeposiciónsondesencadenadasporelrelojlocalprecisoynoporelsistemadebus,loqueconduceaunaprecisiónmuchomayor.
Además,elusodeDistributed-Clockstambiéndescargaeldispositivomaestro.Puestoqueaccionescomolamedicióndeposiciónsondesencadenadasporelrelojlocalynocuandoserecibelatrama,eldispositivomaestronotienerequisitostanestrictosparaen-viartramas.EstopermitequeelmasterstackseimplementeensoftwareenunhardwareEthernetestándar.InclusounjitterenelrangodevariosmicrosegundosnodisminuyelaprecisióndelosDistributed-Clocks.Dadoquelaprecisióndelrelojnodependedecuándoseaestablecido,eltiempoabsolutodelatransmisióndelatramasevuelveirrelevante.ElmaestroEtherCATsólonecesitaasegurarsedequeeltelegramaEtherCATseenvíaconlasuficienteantelación,antesdequelaseñalDCenlosdispositivosesclavosdesencadenelasalida.
Distributed-ClocksparaunasincronizacióndealtaprecisiónEnaplicacionesconprocesosdistribuidosespacialmentequerequierenaccionessimultá-neas,lasincronizaciónexactaesparticularmenteimportante.Esteeselcasoporejemploenaplicacionesenlasquevariosservoejesejecutanmovimientoscoordinados.
Adiferenciadelacomunicacióncompletamentesíncrona,cuyacalidadsufreinmedia-tamentedeerroresdecomunicación,losDistributed-Clockssincronizadostienenunaltogradodetoleranciaaljitterenelsistemadecomunicación.Poreso,lasoluciónEtherCATparasincronizarnodossebasaenestosDistributed-Clocks(DC,relojesdistribuidos).
Lacalibracióndelosrelojesenlosnodosestácompletamentebasadaenhardware.LahoradelprimerdispositivoesclavoDCsedistribuyecíclicamenteatodoslosdemásdispositivosdelsistema.Conestemecanismo,losrelojesdeldispositivoesclavopuedenajustarseconprecisiónaesterelojdereferencia.Eljitterresultanteenelsistemaessignificativamentemenosde1µs.
Sincronicidadysimultaneidad-Vistaampliadadedosdispositivosdistri-buidoscon300nodosyunalongituddecablede120m
Sincronizacióncompletamentebasadaenhardwareconcompensacióndelosretardosdepropagación.
t
20 21
DiagnósticoylocalizacióndeerroresLaexperienciaconsistemasdebusdecampoconvencionaleshademostradoquelascaracterísticasdediagnósticojueganunpapelimportanteenladeterminacióndeladisponibilidaddeunamáquinayeltiempodepuestaenservicio.Ademásdeladeteccióndeerrores,lalocalizacióndeerroresesimportantedurantelaresolucióndeproblemas.EtherCATofrecelaposibilidaddeanalizarycompararlatopologíarealdelaredconlatopologíaplanificadaduranteelarranque.EtherCATtambiéntienemuchascapacidadesdediagnósticoadicionalesinherentesasusistema.
ElcontroladordeesclavosEtherCATencadanodocompruebasihayerroresenlatramaenmovimientoconunasumadecomprobación.Lainformaciónseproporcionaalaaplicaciónesclavaúnicamentesilatramaseharecibidocorrectamente.Sihayunerrordebit,seincrementaelcontadordeerroresyseinformaalosnodossiguientesdequelatramacontieneunerror.Eldispositivomaestrotambiéndetectaráquelatramatieneunfalloydescartarásuinformación.Eldispositivomaestroescapazdedetectardóndeseprodujoelfallooriginalmenteenelsistemaanalizandoloscontadoresdeerroresdelosnodos.Estosuponeunaenormeventajaencomparaciónconlossistemasdebusdecampoconvencionales,enlosqueunerrorsepropagaalolargodetodalalínea,haciendoimposiblelocalizarlafuentedelerror.EtherCATpuededetectarylocalizarperturbacionesocasionalesantesdequeelproblemaafectelaoperacióndelamáquina.
GraciasalexclusivoprincipiodeutilizacióndelanchodebandadeEtherCAT,queesvariasvecesmejorquelastecnologíasEthernetindustrialesqueutilizantramasindividua-les,laprobabilidaddeperturbacionesinducidasporerroresdebitdentrodeunatramadeEtherCATessustancialmentemenor,siseutilizaelmismotiempodeciclo.Y,siseutilizantiemposdeciclomuchomáscortos,comoenelusotípicodeEtherCAT,eltiemporequeri-doparalarecuperacióndeerroressereducesignificativamente.Porconsiguiente,tambiénesmuchomássencillocontrolarestosproblemasdentrodelaaplicación.
Dentrodelastramas,elWorkingCounterpermitesupervisarlacoherenciadelainfor-maciónencadadatagrama.CadanodoqueestádireccionadoporeldatagramaycuyamemoriaesaccesibleincrementaautomáticamenteelWorkingCounter.Elmaestropuedeentoncesconfirmarcíclicamentesitodoslosnodosestántrabajandocondatoscoheren-tes.SielWorkingCountertieneunvalordiferentealquedebería,elmaestronoenvíalosdatosdeestedatagramaalaaplicacióndecontrol.Eldispositivomaestropuedeentoncesdetectarautomáticamentelarazóndelcomportamientoinesperadoconayudadelainfor-macióndeestadoydeerrordelosnodos,asícomoelestadodelenlace.
DadoqueEtherCATutilizatramasEthernetestándar,eltráficoderedEthernetsepuederegistrarconlaayudadeherramientasdesoftwareEthernetgratuitas.Porejemplo,elconocidosoftwareWiresharkvieneconunintérpretedeprotocoloparaEtherCAT,demodoquelainformaciónespecíficadelprotocolo,comoelWorkingCounter,loscoman-dos,etc.,semuestranentextosinformato.
RequisitosdealtadisponibilidadEnelcasodemáquinasoequiposconrequisitosdedisponibilidadmuyelevados,unaro-turadecableounmalfuncionamientodeunnodonodebesignificarqueyanosepuedaaccederaunsegmentoderedoquefalletodalared.
EtherCATpermitelaredundanciadecablesconmedidassencillas.ConectandouncabledesdeelúltimonodoaunpuertoEthernetadicionaleneldispositivomaestro,unatopologíalinealseextiendeaunatopologíaenanillo.Uncasoderedundancia,comounaroturadecableounfallodenodo,sedetectamedianteuncomplementodesoftwareenelmasterstack.¡Esoestodo!
Lospropiosnodosnonecesitansermodificadosynisiquiera«saben»queestánsiendooperadosenunaredredundante.
Ladeteccióndeenlacesenlosdispositivosesclavosdetectayresuelveautomáticamenteloscasosderedundanciaconuntiempoderecuperacióninferiora15µs,porloque,comomáximo,seinterrumpeunúnicociclodecomunicación.Estosignificaqueinclusolasapli-cacionesMotioncontiemposdeciclomuycortospuedenseguirfuncionandosinproble-mascuandoserompeuncable.
ConEtherCAT,tambiénesposiblerealizarlaredundanciadeldispositivomaestroconHotStandby.Loscomponentesvulnerablesdelared,comolosconectadosaunacadenaportacables,sepuedencablearconuncabledederivación,demodoqueinclusocuandoserompeuncable,elrestodelamáquinasiguefuncionando.
RedundanciadecableseconómicacondispositivosesclavosEtherCATestándar
EtherCAT–VistageneraldelsistemaRedEtherCATdelaplanta RedEtherCATdecontroldemáquinas
EtherCATDeviceProtocolEtherCATAutomationProtocol(EAP)
MES
ERP
HMI
Tableta
Conmutador
WiFi
Highavailability:Cableredundancy
Derivación Derivación
ID:01 ID:02 ID:03
MaestroaMaestro
100BASE-TX –hasta100mentredosdispositivos
MaestroSafetyoverEtherCATdescentralizado
-HotConnect-ExplicitDevice Identification
EBUS–LVDSBackplane
Fibraóptica–hasta20kmentredosdispositivos
InterfazEthernetEstándar
Relojesdistribuidospropor-cionanunasincronizaciónextremadamenteprecisa.Jitter&simultaneidad:<<1μs
Hasta65535esclavos
p.ej.-IEEE1588-GPS-DCF77
Integracióndeaccionamiento:- CANapplicationprotocolover
EtherCAT(CoE) withDS402DriveProfile- ServoDriveProfileover
EtherCAT(SoE)-SafetyDriveProfile-ModularDeviceProfile(MDP)
Relojesdistribuidos:Relojdereferencia
MaestroaEsclavo
Topologíaflexible:-Lineal-Enárbol-Enestrella-Branch
Sincro-nización externa
MaestroClaseAoClaseBsegúnDirectivadeClasesdeMaestros
CentralizedSafetyoverEtherCATMaster
EtherCATP:Datosyenergíaenlamismalínea
Intercambioysincronizacióndedatosentreseg-mentosEtherCAT
EsclavoaEsclavo
EsclavoaMaestro
IntegracióndeEthernetestándar:-Ethernetover
EtherCAT(EoE) es.TCP/IP
Switchport
Sensor
Sensor
Actor
24VDC
Integracióndebusdecampo:-ModularDevice
Profile(MDP)-ADSover
EtherCAT(AoE)
OtherFieldbuses
Gateway
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24 25
SafetyoverEtherCATLossistemasdecomunicaciónmodernosnosolorealizanlatransferenciadeterminísticadedatosdecontrol,sinoquetambiénpermitenlatransferenciadedatosdecontrolcríticosparalaseguridadatravésdelmismomedio.EtherCATutilizaelprotocoloSafetyoverEtherCAT(FSoE=FailSafeoverEtherCAT)paraestepropósito,permitiendo:
Unúnicosistemadecomunicaciónparalosdatosdecontrolydeseguridad Lacapacidaddemodificaryampliardeformaflexiblelaarquitecturadelsistema
deseguridad Solucionesprecertificadasparasimplificarlasaplicacionesdeseguridad Potentesfuncionesdediagnósticoparafuncionesdeseguridad Integraciónperfectadeldiseñodeseguridadeneldiseñodelamáquina Capacidaddemodificaryampliarlaarquitecturadeseguridad
LatecnologíadeseguridadEtherCAThasidodesarrolladasegúnelestándarIEC61508,cuentaconlacertificaciónTÜVyestáestandarizadaenIEC61784-3.ElprotocoloesadecuadoparaaplicacionesdeseguridadconunniveldeintegridaddeseguridaddehastaSIL3.
ConSafetyoverEtherCAT,elsistemadecomunicaciónformapartedeunllamadoBlackChannel(canalnegro),quenoseconsiderarelevanteparalaseguridad.Elsistemadecomuni-caciónestándarEtherCATutilizaunúnicocanalparatransferirdatosestándarydatoscríticos
paralaseguridad.Lastramasdeseguridad,conocidascomoSafetyContainers(contenedoresdeseguridad),contienendatosdeprocesocríticosparalaseguridadeinformaciónadicionaluti-lizadaparaprotegerestosdatos.Loscontenedoresdeseguridadsetransportancomopartedelosdatosdeprocesodelacomunicación.LaseguridaddelatransferenciadedatosnodependedelatecnologíadecomunicaciónsubyacenteynoestárestringidaaEtherCAT;loscontenedo-resdeseguridadpuedenviajaratravésdesistemasdebusdecampo,Ethernetotecnologíassimilaresypuedenhacerusodecablesdecobre,fibraópticaeinclusoconexionesinalámbricas.
Graciasaestaflexibilidad,laconexiónseguradediferentespartesdelamáquinaresultamássencilla.Elcontenedordeseguridadesenrutadoatravésdelosdiferentescontroladoresyseprocesaenlasdiferentespartesdelamáquina.Deestemodo,lasfuncionesdeparadadeemer-genciadetodaunamáquinaodepartesdeunamáquinasonfácilesderealizar,inclusosiestánacopladasaotrossistemasdecomunicación(p.ej.,Ethernet).
LaimplementacióndelprotocoloFSoEenundispositivorequierepocosrecursosypuedeconduciraunaltonivelderendimientoy,enconsecuencia,atiemposdereaccióncortos.Enlaindustriarobótica,existenaplicacionesqueutilizanSoEparaaplicacionessegurasdeMotionControlenunlazocerradode8kHz.
Elcontenedordeseguridadseencuentraincrustadoenlosdatosdeprocesodelacomunicacióncíclica
ECATHDR
CMD Safedata Safedata ConnIDCRC_0 CRC_1
Ethernetheader
Ethernettelegram
SafetyoverEtherCATframe
FSCDatagram1 Datagram2
PrincipiodelBlackChannel:sepuedeutilizarlainterfazdecomunicaciónestándar
MásinformaciónsobreSafetyoverEtherCATenlapáginawebdeETG:www.ethercat.org/safety
Device1 Device2
ControllerAsafety
protocol
ControllerBsafety
protocol
ControllerBsafety
protocol
ControllerAsafety
protocol
EtherCATSlaveController EtherCATSlaveController
IN INOUT OUT
EtherCAT
SafetyoverEtherCATpermitearquitecturasmássimplesyflexiblesqueconlalógicaderelés
Relais Logic
26 27ProtocolodeaplicaciónCANoverEtherCAT(CoE)
ConelprotocoloCoE,EtherCATproporcionalosmismosmecanismosdecomunicaciónqueenelestándarCANopen®EN50325-4:diccionariodeobjetos,asignaciónPDO(ProcessDa-taObjects,objetosdedatosdeproceso)ySDO(ServiceDataObjects,objetosdedatosdeservicio).Inclusolagestiónderedessimilar.EstohaceposibleimplementarEtherCATconunmínimoesfuerzoendispositivosqueanteriormenteestabanequipadosconCANopen®.Incluso,grandespartesdelfirmwaredeCANopen®sonreutilizables.Opcionalmente,sepuedeprescindirdelalimitaciónPDOheredadade8bytes,ytambiénesposibleutilizarelanchodebandamejoradodeEtherCATparasoportarlacargadetodoelDiccionariodeobjetos.Losperfilesdedispositivo,comoelperfildeaccionamientoCiA402,tambiénsepuedenreutilizarparaEtherCAT.
Perfildeservoaccionamiento,conformeaIEC61800-7-204(SoE)
SERCOS™esunainterfazdecomunicaciónentiemporeal,especialmenteparaaplicacio-nesdeMotionControl.ElperfilSERCOS™paraservoaccionamientosestáincluidoelestán-darinternacionalIEC61800-7.ElestándartambiéncontienelaasignacióndeesteperfilaEtherCAT.Elcanaldeservicio,incluidoelaccesoatodoslosparámetrosyfuncionesinter-nasdelaccionamiento,seasignaalbuzóndecorreodeEtherCAT.
EthernetoverEtherCAT(EoE)
EtherCATutilizalascapasfísicasdeEthernetylatramaEthernet.EltérminoEthernettam-biénseasociafrecuentementeconlatransferenciadedatosenaplicacionesdeIT,quesebasanenunaconexiónTCP/IP.
PerfilesdecomunicaciónParaconfigurarydiagnosticarlosdispositivosesclavos,esposibleaccederalasvariablesproporcionadasparalaredconlaayudadelacomunicaciónacíclica.Estosebasaenunprotocolodebuzóndecorreofiableconunafunciónderecuperaciónautomáticademen-sajeserróneos.
Parasoportarunaampliavariedaddedispositivosycapasdeaplicación,sehanesta-blecidolossiguientesperfilesdecomunicaciónEtherCAT:
ProtocolodeaplicaciónCANoverEtherCAT(CoE) Perfildeservoaccionamiento,conformeaIEC61800-7-204(SoE) EthernetoverEtherCAT(EoE) FileAccessoverEtherCAT(FoE) AutomationDeviceProtocoloverEtherCAT(ADSoverEtherCAT,AoE)
Noserequierequeundispositivoesclavosoportetodoslosperfilesdecomunicación,envezdeello,puededecidirquéperfileselmásadecuadoparasusnecesidades.Senotificaaldispositivomaestroquéperfilesdecomunicaciónsehanimplementadomedianteelarchivodedescripcióndeldispositivoesclavo.
Diferentesperfilesdecomunicaciónpuedencoexistirenelmismosistema
TransmisióntransparentedeprotocolosdeITestándar
Filesystem,bootloader
Subordinatedobjectdiction-ariesordevices
HTTP,FTP,… IEC61800-7-204application
(SERCOS)
CANopenapplication
Processdata
ProcessdataMailbox
Physicallayer
EtherCATSlaveController
ObjectDictionaryIDNUDPTCP
PDOmap-ping
ATMDT
SDOServicechannel
Gatewayfunction IPFileaccess
Ethernet
FoE EoEAoE SoE CoE CoE/SoE
SwitchportWeb-server
28 29ComunicaciónaniveldetodalaplantaconelprotocolodeautomatizaciónEtherCAT(EAP)ElniveldegestióndeprocesostienerequisitosdecomunicaciónespecialesquedifierenligeramentedelosrequisitostratadosporelprotocolodedispositivosEtherCAT,descritosenlasseccionesanteriores.Lasmáquinasoseccionesdeunamáquinaamenudonecesi-tanintercambiarinformacióndeestadoeinformaciónsobrelossiguientespasosdefabri-caciónentresí.Además,suelehaberuncontroladorcentralquesupervisatodoelprocesodefabricación,queproporcionaalusuarioinformaciónsobreelestadodelaproductividadyasignalospedidosalasdistintasestacionesdelamáquina.Elprotocolodeautomatiza-ciónEtherCAT(EAP)cumpletodoslosrequisitosanteriores.
MedianteelprotocoloEthernetoverEtherCAT(EoE)sepuedetransportarcualquiertráficodedatosEthernetdentrodeunsegmentoEtherCAT.LosdispositivosEthernetseconectanaunsegmentoEtherCATatravésdelosdenominadosSwitchports.LastramasEthernetsetunelizanatravésdelprotocoloEtherCAT,deformasimilaralosprotocolosdeInternet(p.ej.TCP/IP,VPN,PPPoE(DSL),etc.),loquehacequelaredEtherCATseacompletamentetrans-parenteparadispositivosEthernet.EldispositivoconlapropiedadSwitchportseencargadeinsertarfragmentosTCP/IPeneltráficoEtherCATyporlotantoevitaquelaspropiedadesentiemporealdelaredseveanafectadas.
Adicionalmente,losdispositivosEtherCATtambiénpuedensoportarprotocolosEthernet(comoHTTP)y,porlotanto,comportarsecomounnodoEthernetestándarfueradelsegmentoEtherCAT.Eldispositivomaestroactúacomounconmutadordecapa2queenvíalastramasatravésdeEoEalosnodoscorrespondientessegúnsusdireccionesMAC.Deestamanera,todaslastecnologíasdeinternettambiénsepuedenimplementarenunentornoEtherCAT,comounservidorwebintegrado,correoelectrónico,transferenciaFTP,etc.
FileaccessoverEtherCAT(FoE)
Estesencilloprotocolo,similaralTFTP(TrivialFileTransferProtocol),permiteelaccesoaarchivosenundispositivoylacargauniformedefirmwarealosdispositivosentodalared.Elprotocolosehaespecificadodeliberadamentedeformasimple,paraquepuedasersoportadoporprogramasdelgestordearranque–noserequiereunapilaTCP/IP.
ADSoverEtherCAT(AoE)
Comoprotocolocliente-servidorbasadoenbuzóndecorreo,ADSoverEtherCAT(AoE)estádefinidoporlaespecificaciónEtherCAT.MientrasqueprotocoloscomoelprotocolodeaplicaciónCANoverEtherCAT(CoE)proporcionanunconceptosemánticodetallado,AoEloscomplementaperfectamenteatravésdeserviciosenrutablesyparalelosdondequieraqueloscasosdeusolorequieran.Porejemplo,estopodríaincluirelaccesoasubredesatravésdeEtherCATutilizandodispositivosdepuertadeenlacedeunprogramadePLCcomoCANopen®,IO-Link™yotros.
AoEtieneunasobrecargamuchomenorencomparaciónconserviciossimilarespro-porcionadosporelprotocolodeinternet(IP).EltelegramaAoEcontienesiempretantolosparámetrosdedireccionamientodelemisorcomodelreceptor,porloqueesposibleunaimplementaciónmuysencillaenambosextremos(clienteyservidor).AoEestambiénelprotocolodeelecciónparalacomunicaciónacíclicamedianteelprotocolodeautomatiza-ciónEtherCAT(EAP,delinglésEtherCATAutomationProtocol)y,porlotanto,proporcionaunacomunicaciónfluidaentreunsistemaMES,elmaestroEtherCATylosdispositivosdebusdecamposubordinadosconectadosatravésdepuertasdeenlace.AoEsirvecomoelmedioestándarparaobtenerinformacióndediagnósticoderedEtherCATdeunaherra-mientadediagnósticoremoto.
HMI(es.OPC,
ThinClient)
ERP
Switch
Hand-held
EtherCATAutomationProtocol
ProcessControl
EtherCATDeviceProtocol(processedonthefly)
Configu-razione
Switch-port
ComunicaciónentodalafábricaconEtherCAT
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Elprotocolodefineinterfacesyserviciospara: IntercambiodedatosentredispositivosmaestrosEtherCAT
(comunicaciónmaestro-maestro), ComunicaciónaInterfacesHombre-Máquina
(HMI,delinglésHumanMachineInterfaces), Uncontroladordesupervisiónparaaccederalosdispositivosquepertenecen
alossegmentosEtherCATsubyacentes(enrutamiento), Integracióndeherramientasparalaconfiguracióndelamáquinaoplanta,
asícomoparalaconfiguracióndeldispositivo.
LosprotocolosdecomunicacionesutilizadosenEAPformanpartedelestándarinternacio-nalIEC61158.EAPpuedetransmitirseatravésdecualquierconexiónEthernet,incluyendounenlaceinalámbrico,porejemplo,haciendoposibleincluirvehículosdeguiadoautomá-tico(AGV,delinglésautomatedguidedvehicles),quesoncomunesenlaindustriadelossemiconductoresylaautomoción.
ElintercambiocíclicodedatosdeprocesoconEAPsigueelprincipio«Push»o«Poll».Enelmodo«Push»,cadanodoenvíasusdatosconsupropiotiempodecicloocomomúlti-plodelpropiotiempodeciclo.Cadareceptorpuedeconfigurarsepararecibirdatosdeemi-soresespecíficos.LaconfiguracióndelosdatosdeemisoryreceptorserealizaatravésdelconocidoDiccionariodeobjetos.Enelmodo«Poll»,unnodo(amenudoelcontroladorcen-tral)envíauntelegramaalosotrosnodos,ycadanodorespondeconsupropiotelegrama.
LacomunicaciónEAPcíclicasepuedeincrustardirectamenteenlatramaEthernet,sinnecesidaddeprotocolosadicionalesdetransporteoenrutamiento.Nuevamente,elEtherTypeOx88A4identificaelusoespecíficoEtherCATdelatrama.Estopermiteelinter-cambiodedatosdealtorendimientoconEAPenunciclodemilisegundos.Siserequiereunenrutamientodedatosentremáquinasdistribuidas,losdatosdeprocesotambiénsepuedentransmitiratravésdeUPD/IPoTCP/IP.
Adicionalmente,conlaayudadelprotocoloSafetyoverEtherCAT,tambiénesposibletransmitirdatoscríticosparalaseguridadatravésdeEAP.Estoescomúnenmáquinasquenecesitanintercambiardatosdeseguridadpararealizarunaparadadeemergenciaglobal,oparainformaralasmáquinasvecinasdeunaparadadeemergencia.
ElamplioanchodebandadeEtherCATpermiteintegrarredesdebusdecampoconvencio-nalescomosistemasubyacenteatravésdeunapuertadeenlaceEtherCAT,loqueresultaespecialmenteútilalahorademigrardeunbusdecampoconvencionalaEtherCAT.ElcambioaEtherCATesgradual,loquepermiteseguirutilizandocomponentesdeautoma-tizaciónqueaúnnoadmitenunainterfazEtherCAT.
LacapacidaddeintegrarpuertasdeenlacedescentralizadastambiénreduceeltamañofísicodelPCindustrial,avecesinclusoaunPCindustrialembebido,yaquelasranurasdeextensiónyanosonnecesarias.Enelpasado,tambiénsenecesitabanranurasdeexten-siónparaconectardispositivoscomplejos,talescomopuertasdeenlacemaestrasyes-clavasdebusdecampo,interfacesdeserierápidasyotrossubsistemasdecomunicación.EnEtherCAT,todoloquesenecesitaparaconectarestosdispositivosesunúnicopuertoEthernet.LosdatosdeprocesodelsubsistemasubyacenteestándisponiblesdirectamenteenlaimagendeprocesodelsistemaEtherCAT.
Interfacesdebusdecampodescentralizadas
Gateway Gateway
Integracióndeotrossistemasdebus
PROCESSCONTROL
ArquitecturadecomunicacionesentodalafábricaconelProtocolodeAutomatizaciónEtherCATySafetyoverEtherCAT
MachinemoduleA
EtherCATAutomatonProtocol(EAP)
SafetyoverEtherCAT
MachinemoduleB MachinemoduleC
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Optimizacióndeprocesos,PredictiveMaintenance,fabricacióncomoservicio,sistemasadaptativos,ahorroderecursos,fábricasinteligentes,reduccióndecostes–hayinnume-rablesrazonesparautilizardatosderedesdecontrolensistemasdealtonivel.InternetofThings(IoT),Industrie4.0,MadeinChina2025,IndustrialValueChainInitiative:existelanecesidadcomúndeunacomunicaciónfluida,continuayestandarizadaentodoslosni-veles.DatosdesensorescargadosalanubejuntoconfórmulasyparámetrosdescargadosdesistemasERPendispositivosdistribuidos;tómesecomoejemplounsistemadealimen-tacióncompartidopordosmáquinas:hayrequisitosdeflujodedatostantoendirecciónverticalcomoendirecciónhorizontal.EtherCATcumpleintrínsecamentelosrequisitosdelatransformacióndigitalatravésdesualtorendimiento,flexibilidadeinterfacesabiertas:UnrendimientosuperiordelsistemaeselrequisitoprevioparaagregarfuncionesdeBigDataalasredesdecontrol.
EtherCATproporcionalaflexibilidadparaañadirconectividadenlanubeasistemasexistentessinsiquiera«tocar»elcontroladoroactualizarlosdispositivosesclavos:LosEdgeGatewayspuedenaccederacualquierdatodentrodecualquierdispositivoesclavoEtherCATatravésdelafunciónMailboxGatewaydelmaestroEtherCAT.ElEdgeGatewaypuedeserundispositivoremoto,hablandoconelmaestroatravésdeTCPoUDP/IP,ounaentidaddesoftwareubicadadirectamenteenelmismohardwarequeelpropiomaestroEtherCAT.
Adicionalmente,lasinterfacesabiertaspermitenintegrarcualquierprotocolobasadoenIT–incluyendoOPCUA,MQTT,AMQPocualquierotro–yaseadentrodelmaestroodirectamenteenlosdispositivosesclavos,proporcionandoasíunenlacedirectoparaIoTsindiscontinuidadesdeprotocolodesdeelsensorhastalanube.
TodasestascaracterísticassiemprehanformadopartedelprotocoloEtherCAT,loquedemuestraloavanzadaqueessuarquitectura.Noobstante,funcionesderedadicionalesseañadenamedidaqueevolucionanyadquierenrelevancia.Porsupuesto,tambiénesimportantetenerencuentaelpasadoalahorademirarhaciaelfuturo:estaintroduccióndenuevasyvaliosascaracterísticassegestionacontotalcontinuidaddelared,yaqueelpropioprotocoloEtherCAThapermanecidoestableenla«Versión1»desdesuintroducciónen2003.
Otrosnuevosdesarrolloseneláreadelasfuncionesderedessensiblesaltiempo(TSN,delinglésTimeSensitiveNetworking)mejoranaúnmáslascapacidadesentiemporealdelacomunicacióncontroladoracontrolador.HabilitadosporTSN,lossistemasdecontrol,inclusolosbasadosenlanube,puedenaccederaunareddeesclavosEtherCAT,tambiénenredesdeplanta.PuestoqueEtherCATsolonecesitaunatramaparatodaunared,estetipodeaccesoesmuchomássencilloy,portanto,másrápidoquecualquierotrobusdecampootecnologíaEthernetindustrial.Dehecho,losexpertosdelEtherCATTechnologyGrouphancontribuidoactivamentedesdeelprimerdíaenelgrupodetrabajodeTSNdelIEEE802.1,enunmomentoenqueTSNtodavíaeraconocidocomoAVB.
PotenciandolatransformacióndigitalconEtherCAT,TSN,Industrie4.0eIoT
EElEtherCATTechnologyGroup(ETG)tambiénfueunadelasprimerasorganizacionesdebusdecampoenasociarseconlaFundaciónOPC.ElprotocoloOPCUAcomplementalagamaEtherCATporqueesunatecnologíadecomunicacióncliente/servidorescalableba-sadaenTCP/IPconseguridadintegrada,loquepermitelatransferenciadedatoscifradoshastasistemasMES/ERP.ConOPCUAPub/Sub,sehamejoradolausabilidaddeOPCUAenaplicacionesmáquinaamáquina(M2M)yparalacomunicaciónverticalconserviciosbasadosenlanube.ElETGestácontribuyendoactivamenteatodosestosdesarrollosparagarantizarqueseadaptenperfectamenteenelentornoEtherCAT.
Porlotanto,sepuededecirqueEtherCATnosoloestápreparadoparaelIoT,sinoqueEtherCATesIoT.
EdgeGateway
ERPMES
OPCUA,AMQP,MQTT,TSN,EAP
IoTProtocols:OPCUA,AMQP,MQTT
EdgeGateway
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LatecnologíaEtherCAThasidoespecialmenteoptimizadaparapermitirundiseñoeconó-mico,deformaqueañadirunainterfazEtherCATaunsensor,dispositivoI/Oocontroladorintegradonodeberíaaumentarsignificativamenteloscostesdeldispositivo.Además,lainterfazEtherCATtampocorequiereunaCPUmáspotente.Porelcontrario,losrequisitosdelaCPUsebasanúnicamenteenlasnecesidadesdelaaplicaciónobjetivo.
Ademásdelosrequisitosdehardwareysoftware,paraeldesarrollodeunainterfaztambiénsonimportanteselsoportededesarrolloyladisponibilidaddepilasdecomuni-cación.ElEtherCATTechnologyGroupofrecesoportededesarrolloentodoelmundo,res-pondiendorápidamentealasconsultasyabordandolosproblemastécnicos.Finalmente,existenkitsdeevaluacióndemúltiplesfabricantes,talleresparadesarrolladoresycódigosdemuestragratuitosparafacilitarelinicio.
Paraelusuariofinal,elfactormásimportanteeslainteroperabilidaddelosdisposi-tivosEtherCATdevariosfabricantes.Paraasegurarlainteroperabilidad,sesolicitaalosfabricantesdedispositivosquerealicenunapruebadeconformidadantesdelanzarlosdispositivosalmercado.Lapruebacompruebasilaimplementaciónesacordealaes-pecificaciónEtherCATysepuederealizarconlaHerramientadepruebadeconformidadEtherCAT.Lapruebatambiénsepuedeutilizarduranteeldesarrollodeldispositivoparadescubrirycorregirtempranamentecualquierproblemadeimplementación.
Ademásdelosrequisitosdehardwareysoftware,paraeldesarrollodeunainterfaztambiénsonimportanteselsoportededesarrolloyladisponibilidaddepilasdecomuni-cación.Existenkitsdeevaluacióndemúltiplesfabricantes,talleresparadesarrolladoresycódigosdemuestragratuitosparafacilitarelinicio.
ImplementandointerfacesEtherCAT
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LainterfazparaundispositivomaestroEtherCATtieneunúnicorequisitodehardware,in-creíblementesimple:unpuertoEthernet.LaimplementaciónutilizaobienuncontroladorEthernetintegradoounatarjetaderedestándaryeconómica,porloquenorequiereunatarjetadeinterfazespecial.Estosignificaque,contansolounpuertoEthernetestándar,undispositivomaestropuedeimplementarunasoluciónderedentiemporealcompleja.
Enlamayoríadeloscasos,elcontroladorEthernetestáintegradomedianteAccesodirectoamemoria(DMA;delinglésDirectMemoryAccess),porloquenoserequiereca-pacitaddelaCPUparalatransferenciadedatosentreeldispositivomaestroylared.EnunaredEtherCAT,laasignacióntienelugarenlosdispositivosesclavos.Cadadispositivoesclavoescribesusdatosenlaubicacióncorrectadelaimagendeprocesoyleelosdatosdireccionadosaélmientraslatramaloatraviesa.Porlotanto,laimagendeprocesoquellegaaldispositivomaestroyaestácorrectamenteclasificada.
PuestoquelaCPUdeldispositivomaestroyanoesresponsabledelaclasificación,susrequisitosderendimientodependenúnicamentedelaaplicacióndeseadaynodelainter-fazEtherCAT.Especialmenteparaaplicacionespequeñas,medianasyclaramentedefini-das,laimplementacióndeunmaestroEtherCATesmuysencilla.LosdispositivosmaestrosEtherCAThansidoimplementadosparaunaampliavariedaddesistemasoperativos:Win-dowsyLinuxenvariasiteraciones,QNX,RTX,VxWorks,IntimeyeCossontansoloalgunosejemplos.
LosmiembrosdelETGofrecenunavariedaddeopcionesparasoportarlaimplementa-cióndeunmaestroEtherCAT,desdedescargasgratuitasdebibliotecasmaestroEtherCATycódigosmaestrosdemuestrahastapaquetescompletos(incluyendoservicios)paravariossistemasoperativosentiemporealyCPU.
Paraoperarunared,elmaestroEtherCATrequierelaestructuradedatosdeprocesocíclica,asícomocomandosdearranqueparacadadispositivoesclavo.EstoscomandossepuedenexportaraunarchivodeInformaciónderedEtherCAT(ENI,delinglésEtherCATNetworkInformation)conlaayudadeunaherramientadeconfiguraciónEtherCATqueutilizaarchivosdeInformacióndeesclavoEtherCAT(ESI,delinglésEtherCATSlaveInfor-mation)delosdispositivosconectados.
Laamplituddeimplementacionesmaestrodisponiblesysusfuncionessoportadasvarían.Dependiendodelaaplicaciónobjetivo,lasfuncionesopcionalesestánsoportadasoseomitenintencionadamenteparaoptimizarelusodelosrecursosdehardwareysoftware.Porestarazón,losdispositivosmaestroEtherCATseclasificanendosclases:unmaestroClaseAesundispositivomaestroEtherCATestándar,mientrasunmaestroClaseBesundispositivomaestroconmenosfunciones.Enprincipio,todaslasimplementacionesmaes-trasdebentenercomoobjetivounaclasificaciónClaseA.LaClaseBsoloserecomiendaparacasosenlosquelosrecursosdisponiblessoninsuficientesparasoportartodaslasfuncionalidades,talcomoensistemasintegrados.
ImplementandoMaestro
ArquitecturatípicademaestroEtherCAT
Processimagedescription(XML)
HWconfigurationInitCommands
Controltask
ProcessdataHDR
Systemconfiguration
tool
onlinefunctions
EtherCATmasterdriver
XMLparser
EtherCATmaster
StandardEthernetMAC
EtherCATnetworkinformation(ENI)
XML
EtherCATslaveinformation(ESI)
XML
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Laconfiguracióndehardwareestáguardadaenunamemorianovolátil(porejemplo,EEPROM),laInterfazdeinformacióndeesclavo(SII,delinglésSlaveInformationInterface),quecontieneinformaciónsobrelascaracterísticasbásicasdeldispositivo,deformaqueelmaestropuedeleerladuranteelarranqueyoperareldispositivo,inclusosinoestádisponibleelarchivodedescripcióndeldispositivo.ElarchivodeInformacióndeesclavoEtherCAT(ESI)quevieneconeldispositivoestábasadoenXMLycontieneladescripcióncompletadelaspropiedadesaccesiblesporlared,talescomodatosdeprocesoysusop-cionesdeasignación,losprotocolosdebuzóndecorreosoportados,incluyendocaracterís-ticasopcionales,asícomolosmodosdesincronizaciónsoportados.LaHerramientadecon-figuraciónderedutilizaestainformaciónparalaconfiguraciónonlineyofflinedelared.
Variosfabricantesofrecenkitsdeevaluaciónparaimplementardispositivosesclavos.Estoskitsincluyensoftwaredeaplicacionesdeesclavoencódigofuenteyavecestambiénunmaestrodeprueba.UtilizandounkitdeevaluaciónesposibleponerenmarchaunaredEtherCATmaestro-esclavocompletamentefuncionalenunospocospasos.LapáginawebdelETGcontieneunaGuíadeImplementacióndeEsclavosconconsejosysugerenciasútilessobredocumentaciónadicionalparalaimplementacióndedispositivosesclavos:www.ethercat.org/ETG2200
LosdispositivosesclavosEtherCATutilizanControladoresdeesclavosEtherCAT(ESC,delinglésEtherCATSlaveControllers)económicosenformadeunASIC,unaFPGAointegra-dosenunmicrocontroladorestándar.Losdispositivosesclavossimplesnisiquieranece-sitanunmicrocontroladoradicionalporquelasentradasylassalidassepuedenconectardirectamentealESC.Paradispositivosesclavosmáscomplejos,elrendimientodecomuni-cacióndependesolomínimamentedelrendimientodelmicrocontroladory,enlamayoríadeloscasos,unmicrocontroladorde8bitsessuficiente.
LosControladoresdeesclavosEtherCATestándisponiblesdemúltiplesfabricantes,contamañosdeDPRAMinternaynúmerosdeUnidadesdegestióndememoriadebusdecampo(FMMUs,delinglésFieldbusMemoryManagementUnits)enfuncióndelmodelo.TambiénhaydisponiblesdiferentesInterfacesdedatosdeproceso(PDI,delinglésProcessDataInterfaces)paraelaccesoexternodesdeelcontroladordelaaplicaciónalamemoriadelaaplicación:
LainterfazI/Oparalelade32bitsesadecuadaparaconectarhasta32entradasysalidasdigitales,perotambiénparasensoresoactuadoressimplesparaloscualesessuficientecon32bitsdedatosynoserequiereuncontroladordeaplicación.
LaInterfazperiféricaserial(SPI,delinglésSerialPeripheralInterface)estáprevistaparaaplicacionesconpequeñascantidadesdedatosdeproceso,comodispositivosI/Oanalógicos,codificadoresoaccionamientossimples
Lainterfazdemicrocontroladorparalelade8/16bitsequivalealasinterfacescomunesdecontroladoresdebusdecampoconDPRAMintegrada.Esparticularmenteadecuadaparanodoscomplejoscongrandescantidadesdedatos.
SehanimplementadobusessincrónicosadecuadosparavariosmicrocontroladoresparavariacionesFPGAyon-Chip.
ImplementandoEsclavo
Hardwareesclavo:ControladordeesclavosEthercatconCPUhost
Hardwareesclavo:ControladoresdeesclavosEthercatconI/Odirecto
ESC(EtherCATslave
controller)
PDI(Processdatainterface)
RJ45 Magnetics Magnetics RJ45
SII(e.g.EEPROM)
EtherCATPort0MII
PHY
EtherCATPortnMII
PHY
EtherCATprocessingunitandauto-forwarderwithloopback
SYNC-manager,FMMU Registers
Processdata
8I/O 8I/O 8I/O 8I/O
Dualportmemory
ESC(EtherCATslave
controller)
PDI(Processdatainterface)
HostCPU
RJ45 Magnetics Magnetics RJ45
SII(e.g.EEPROM)
EtherCATPort0MII
PHY
EtherCATPortnMII
PHY
EtherCATprocessingunitandauto-forwarderwithloopback
SYNC-manager,FMMU Registers
Processdata
Processdata
Servicedata
HTTP,FTP,… RAMforTCP/IP
andcomplexapplicationsTCP/IP
(optional)
MailboxDualportmemory
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GrupodeTrabajoTécnicodeConformidad
LaPolíticadepruebadeconformidadEtherCATexigealosfabricantesdedispositivospro-barcadadispositivoconunaversiónválidadelaHerramientadepruebadeconformidadEtherCATantesdelanzareldispositivoalmercado.Elfabricantedeberealizarestapruebainternamente.ElComitéTécnico(TC,delinglésTechnicalCommittee)delETGestablecióunGrupodeTrabajoTécnico(TWG,delinglésTechnicalWorkingGroup)deConformidadquedeterminalosprocedimientosdeprueba,loscontenidosdelapruebaylaimplemen-tacióndelaHerramientadepruebadeconformidad.ElTWGdeconformidadexpandecontinuamentelapruebaysualcance.ElTWGdeconformidadtambiénestableceelpro-cesodepruebadeinteroperabilidad,conelcuallosdispositivospuedenserprobadosenelcontextodeunaredcompleta.
CentrodepruebaEtherCAT(ETC)
LosCentrosdepruebaEtherCAT(ETC,delinglésEtherCATTestCenter)oficialesenEuropa,AsiayNorteaméricaestánacreditadosporelETGyrealizanlaPruebadeconformidadEtherCAToficial.LaPruebadeconformidadEtherCATincluyelaspruebasautomatizadasrealizadasconlaCTT,pruebasdeinteroperabilidaddentrodeunared,asícomounexa-mendelosindicadoresdeldispositivo,marcadoypruebasdelasinterfacesEtherCAT.
Serecomiendaalosfabricantesdedispositivos,aunquenoesobligatorio,quesusdis-positivosseanprobadosenunETC.TrassuperarlaPruebadeconformidad,elfabricanterecibeuncertificadodeConformidadEtherCATprobadaparasudispositivo.Estecertifica-dosoloestádisponibleparadispositivosquehansuperadolaPruebadeconformidadenunETC,noparaaquellosquehansidoprobadosinternamente.
LapruebaadicionalenunCentrodepruebaEtherCATacreditadoaumentaademáslacompatibilidadylaoperaciónyeldiagnósticouniformesdelasimplementacionesEtherCAT.LosusuariosfinalesdeberíansolicitarlosCertificadosdeconformidadEtherCATprobadacuandoeligendispositivosparasusaplicaciones.
SepuedeencontrarmásinformaciónsobreConformidadylosCentrodepruebaEtherCAT(ETC)enlapáginawebdeETG:www.ethercat.org/conformance
Dosfactoresimportantesparaunestándardecomunicaciónexitososonlaconformidadylainteroperabilidad.Ademásderequerirunapruebadeconformidadparacadaimplemen-tacióndedispositivo(conlaayudadelaHerramientadepruebadeconformidadEtherCATautomatizada),elEtherCATTechnologyGroupofreceunavariedaddeactividadesparagarantizarlainteroperabilidadentrelosdispositivosmaestrosEtherCAT,losdispositivosesclavosytambiénlaHerramientadeconfiguraciónEtherCAT.
PlugFest
Cuandoseintentaprobarsimúltiplesdispositivossoninteroperables,laconexióndelosdispositivosentresíresultaunenfoquepragmático.Teniendoestoencuenta,elETGorga-nizavariasdelasdenominadasPlugFestscadaaño,quehabitualmentetienenunadura-cióndedosdías.DurantelasPlugFests,losfabricantesdedispositivosmaestrosyesclavossereúnenparaprobarsisusdispositivospuedenfuncionarjuntos,loquepermitemejorarlausabilidaddelosdispositivosenelcampo.ElETGrealizaPlugFestsregularmenteenEuropa,NorteaméricayAsia.
Herramientadepruebadeconformidad(CTT)
LaHerramientadepruebadeconformidadEtherCAT(CTT,delinglésConformanceTestTool)permiteprobarautomáticamenteelcomportamientodeundispositivoesclavoEtherCAT.LaCTTesunprogramadeWindowsqueúnicamenterequiereunpuertoEthernetestándar.LaherramientaenvíatramasEtherCATalDispositivoenprueba(DuT,delinglésDeviceunderTest)yrecibesusrespuestas.UncasodepruebasemarcacomosuperadosilarespuestadelDuTcorrespondealarespuestadefinida.LoscasosdepruebaestándefinidoscomoarchivosXML.Estopermitemodificaroexpandirloscasosdeprue-basintenerquemodificarlapropiaherramientadeprueba.ElTWGdeConformidadesresponsabledeespecificarypublicarloscasosdepruebaválidosmásactuales.Ademásdelaspruebasdeprotocolo,laCTTtambiénexaminesilosvaloresdelarchivodeInformacióndeesclavoEtherCAT(ESI,delinglésEtherCATSlaveInformation)sonválidos.Finalmente,laCTTtambiénrealizapruebasdeprotocoloespecíficasdeldispositivo,comoparaelperfildeaccionamientoCiA402.Todoslospasosylosresultadosdelapruebasonguardadosenunregistrodelaprueba(TestLogger)ypuedenseranalizadosoguardadoscomoverifica-cióndocumentadadelaaprobacióndeldispositivo.
ETGconstantementemantieneyañadenuevoscasosalaCTT.Esimportantequeelfabricantesiempredispongadelaversiónmásrecienteparatestearlosproductosantesdecomecializarlos.LaCTTseofrececomounasubscripciónyestambiénútilduranteeldiseñoparadescubrirerroresantesdelaimplementación.
Conformidadycertificación
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Contacto
SedecentraldelETGOstendstraße19690482NúrembergAlemaniaTeléfono: +49(911)5405620Fax: +49(911)[email protected]
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www.ethercat.orgElsitiowebdeEtherCATproporcionainformacióndetalladasobrelatecnología,asícomosobrelospróximoseventos,losúltimosproductosEtherCATylalistaactualdemiembros.Además,haytemascentralescomolaseguridadfuncio-nalylaconformidaddelosdispositivosEtherCAT.Además,elsitiowebponeadisposiciónpresentaciones,artículosdeprensaypublicacionesenlaseccióndedescargas.
Guíadeproductos
LaGuíadeProductosEtherCATesundirectorioquecontienelosproductosyserviciosEtherCATenbasealainformaciónproporcionadaporlosmiembrosdeETG.Seencuentradisponibleenwww.ethercat.org/products.Sitienealgunaconsultasobrelosproductos,póngaseencontactodirectamenteconelfabrican-te,yaqueETGnovendeningúnproducto.
Laseccióndeeventos
LaseccióndeeventosmuestraloseventosorganizadosporelETGanivelmun-dialylosqueseorganizanconjuntamenteconlaasociación.Enelcalendario,queseencuentraenwww.ethercat.org/events,sepuedenconsultarlasfechasimportantes,incluyendolasdelasreunionesdelosgruposdetrabajotécnico,participacionesenferias,talleresEtherCATyseminariosdeEthernetIndustrial.
Áreademiembros
Losmiembrostienenaccesoprivilegiadoaláreaprotegidadelsitioweb(www.ethercat.org/memberarea),quecontienevaliosomaterialadicional,comotodaslasespecificacionesdeEtherCAT,elforodedesarrolladoresenlíneayunabasedeconocimientoscontodalainformaciónnecesariaparalaimplementa-ción,configuraciónydiagnósticodedispositivosyredesEtherCAT.
EtherCATenelmundo
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