Sözlük · Protokol
EtherCAT nedir?
Ethernet for Control Automation Technology
EtherCAT, Beckhoff tarafından geliştirilen ve ETG tarafından yönetilen, Ethernet çerçevesinin slave cihazlardan geçerken işlendiği, çok kısa çevrim süreleri sunan gerçek zamanlı endüstriyel Ethernet protokolüdür.
VOLSOFT mühendislik ekibi ·
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology), Beckhoff tarafından geliştirilen ve IEC 61158 standartları kapsamında tanımlanan gerçek zamanlı bir endüstriyel Ethernet protokolüdür. Bir master’ın gönderdiği Ethernet çerçevesi, ağdaki tüm slave cihazlardan sırayla geçer ve her cihaz kendine ait veriyi çerçeve geçerken okuyup yazar. Bu yöntem, çok sayıda I/O noktasının kısa ve kararlı çevrim sürelerinde güncellenmesini sağlar.
EtherCAT ne işe yarar?
EtherCAT özellikle hızlı ve senkron kontrol gereken uygulamalarda kullanılır: çok eksenli servo hareket kontrolü, ambalaj makineleri, robotlar, CNC tezgâhları ve yüksek hızlı ölçüm sistemleri. Tek bir çerçevede çok sayıda cihazın verisi taşındığı için ağın bant genişliği verimli kullanılır.
Nasıl çalışır?
Geçerken işleme (processing on the fly): Master tek bir çerçeve gönderir. Her slave, çerçeveyi saklayıp sonra iletmek yerine donanım seviyesinde geçerken işler; kendi çıkış verisini alır, giriş verisini ekler ve çerçeveyi bir sonraki cihaza iletir. Son cihaz çerçeveyi geri gönderir ve çerçeve master’a döner. Bu işlem slave’lerdeki özel EtherCAT denetleyici donanımıyla yapılır.
Dağıtık saatler (distributed clocks): Slave’lerin saatleri birbiriyle senkronize edilir. Böylece farklı cihazlardaki ölçüm ve çıkışlar aynı anda gerçekleştirilebilir; bu, çok eksenli hareket kontrolünde önemlidir.
Topoloji: Hat, ağaç ve yıldız topolojileri desteklenir. Slave’ler arasında standart Ethernet switch’i kullanılmaz.
ETG: EtherCAT Technology Group, protokolün gelişimini, uyumluluk testlerini ve üretici üyeliklerini yöneten kuruluştur. Cihazların özellikleri ESI (EtherCAT Slave Information) adı verilen XML dosyalarıyla tanımlanır.
Kablolama: Fiziksel katmanda standart Ethernet kabloları ve konnektörleri kullanılır. Proses verisi IP katmanı kullanılmadan doğrudan Ethernet çerçeveleri içinde taşınır; bu nedenle EtherCAT segmenti, ofis ağı gibi sıradan bir IP ağıyla karıştırılmamalı ve ayrı tutulmalıdır.
EtherCAT, PROFINET ve Modbus TCP farkı
| EtherCAT | PROFINET | Modbus TCP | |
|---|---|---|---|
| Yöneten kuruluş | ETG | PI (PROFIBUS & PROFINET International) | Modbus Organization |
| Haberleşme modeli | Tek çerçeve tüm slave’lerden geçer | Cihaz başına çevrimsel veri alışverişi | İstemci-sunucu, sorgu-cevap |
| Gerçek zamanlılık | Donanım tabanlı, çok kısa çevrim | RT ve IRT sınıfları | Deterministik değil |
| Switch | Segment içinde kullanılmaz | Standart veya IRT destekli switch | Standart switch |
| Tipik kullanım | Hareket kontrolü, hızlı I/O | Fabrika otomasyonu, Siemens ağırlıklı sahalar | İzleme ve veri toplama |
Modbus TCP gerçek zamanlı kontrol için tasarlanmamıştır; EtherCAT ve PROFINET ise saha seviyesindeki I/O ve sürücü haberleşmesi için kullanılır.
Veri toplamada nelere dikkat edilmeli?
- Doğru noktadan okuma: Üretim verisi EtherCAT ağının kendisinden değil, master kontrolörden (örneğin TwinCAT çalışan bir IPC) alınmalıdır. EtherCAT çevrimine dışarıdan müdahale etmek kontrolü riske atar.
- Arayüz seçimi: Kontrolör OPC UA, ADS veya Modbus TCP sunucusu sağlayabilir. Hangisinin açık ve lisanslı olduğu baştan kontrol edilmelidir.
- Değişken isimleri: PLC programındaki değişkenlerin anlamı ve birimi otomasyon ekibiyle birlikte netleştirilmelidir.
- Okuma periyodu: İzleme için saniye mertebesi çoğunlukla yeterlidir; kontrol çevrimiyle aynı hızda okumaya gerek yoktur.
VOLSOFT, EtherCAT kullanan makinelerden veri toplamayı Proxus platformu üzerinde kurar.
