Beckhoff Automation EtherCAT wird Gigabit-fähig

EtherCAT G hebt die EtherCAT-Technik auf die nächste Leistungsstufe und bleibt dabei kompatibel zu Standard-EtherCAT.
EtherCAT G hebt die EtherCAT-Technik auf die nächste Leistungsstufe und bleibt dabei kompatibel zu Standard-EtherCAT.

Mit der Technologieerweiterung EtherCAT G kann das Echtzeit-Ethernet-System EtherCAT jetzt auf Gigabit Ethernet aufsetzen – kompatibel zu Standard-EtherCAT mit 100 Mbit/s. Das Branch-Controller-Konzept für EtherCAT G ermöglicht dabei den Betrieb paralleler Standard-EtherCAT-Netzwerksegmente.

Das von Beckhoff Automation auf der SPS IPC Drives 2018 erstmals präsentierte EtherCAT G nutzt die 1-Gbit/s-Übertragungsrate von Standard-Ethernet, die als Technologiestudie vorgestellte Variante EtherCAT G10 sogar die 10-Gbit/s-Transferrate. Die Steigerung der Übertragungsrate gegenüber der 100-Mbit/s-Basis von Standard-EtherCAT wirkt sich entsprechend auf den erreichbaren Datendurchsatz aus: Je nach Applikation ermöglicht EtherCAT G laut Beckhoff Automation einen Performance-Zuwachs um den Faktor 2 bis 7 – mithilfe des neu eingeführten Branch-Controller-Konzepts und wenn man den limitierenden Einfluss der Verzögerungszeiten beim Durchlauf der Daten durch die Netzwerkteilnehmer berücksichtigt. »EtherCAT G und EtherCAT G10 sollen Standard-EtherCAT auf Basis von 100 Mbit/s nicht ablösen«, erläutert Hans Beckhoff, geschäftsführender Inhaber von Beckhoff Automation. »Beide Leistungsstufen sind als systemkonforme Ergänzungen nach oben zu verstehen.«

Die Merkmale der Standard-EtherCAT-Kommunikation bleiben mit EtherCAT G erhalten – ohne Protokolländerung und ohne Software-Anpassung im EtherCAT-Master. EtherCAT G ist kompatibel zu EtherCAT, so dass sich dessen Technologie-Eigenschaften wie Diagnose, präzise Synchronisierung und das Funktionsprinzip des Processing-on-the-Fly mit EtherCAT G ebenfalls nutzen lassen. Konformität zu Ethernet-Standard IEEE 802.3 ist laut Beckhoff Automation ebenfalls gewährleistet.

»Für die meisten heutigen Applikationen reicht die Performance von Standard-EtherCAT vollkommen aus«, sagt Hans Beckhoff. »Um jedoch für zukünftige große Applikationen sowie die zunehmende Einbindung besonders datenintensiver Geräte, etwa von Industriekameras, komplexen Motion-Systemen oder Messtechnik-Komponenten mit hohen Sample-Raten, gerüstet zu sein, haben wir die EtherCAT-G-Kommunikation entwickelt.«

EtherCAT und EtherCAT G lassen sich in einem gemischten Netzwerk betreiben. Das heißt: EtherCAT-G-Slaves funktionieren in 100-Mbit/s-EtherCAT-Netzwerken und umgekehrt. In beiden Betriebsarten schalten alle EtherCAT-G-Geräte in den 100-Mbit/s-Modus. Das neue Branch-Controller-Konzept für EtherCAT G ermöglicht dagegen EtherCAT-Abzweige, die einen parallelen Betrieb von 100-Mbit/s-Segmenten in einem 1-Gbit/s-Netzwerk durch entsprechende Umsetzung der Geschwindigkeit erlauben. So lässt sich mit dem neuen EtherCAT-G-Koppler EK1400 ein Branch (Verzweigung) von 1 Gbit/s auf 100 Mbit/s realisieren und damit das gesamte Spektrum von Standard-EtherCAT-Klemmen in das EtherCAT-G-Netzwerk einbinden. Mit der Branch-Controller-Funktion des EK1400 bleibt dabei die 1-Gbit/s-Geschwindigkeit des EtherCAT-G-Kommunikationsstrangs erhalten.

Als weiteren Vorteil des EtherCAT-G-Branch-Controller-Konzepts nennt Beckhoff Automation kürzere Verzögerungszeiten beim Durchlauf der Daten durch Netzwerkteilnehmer. Hierfür sind die Branch-Controller der Serie CU14xx konzipiert, über die sich ganze EtherCAT- und EtherCAT-G-Segmente anbinden und somit parallelisieren lassen. Dies ermöglicht kürzere Signallaufzeiten und damit auch Kommunikations- und Zykluszeiten. Denn das Telegramm eines Segments läuft direkt vom Branch-Controller zum jeweiligen Master zurück – unabhängig von anderen Netzwerksegmenten und mit 1 Gbit/s Übertragungsrate.