Das Funktionsprinzip von EtherCAT

Das Funktionsprinzip von EtherCAT: Prozessdaten werden „on the fly“ eingefügt und entnommen. EtherCAT Technology Group

Das Kommunikationsnetzwerk ist die wichtigste technologische Komponente einer Maschinen- oder Anlagensteuerung, bestimmt es doch die komplette Steuerungsarchitektur: Langsame Netzwerke erfordern, dass schnelle Regelkreise in dezentralisierten Geräten geschlossen werden, wohingegen mit Hochleistungsnetzwerken sowohl zentralisierte als auch dezentralisierte Architekturen verwendet werden können.

Des Weiteren bietet ein weit verbreitetes Netzwerk die Freiheit, Komponenten von einer Vielzahl von Anbietern zu wählen. Dagegen wird man bei einem von einem einzigen Automatisierungsriesen dominierten Netzwerk häufig faktisch auf die Produkte eben dieses Riesen reduziert. Steuerungen Dritter für das Netzwerk gibt es kaum, und Slave-Geräte Dritter werden vom Netzwerkkonfigurationstool des dominanten Herstellers oft nicht hinreichend unterstützt.

Steuerungsanbieter bestimmt den Feldbus

Wie also gehen Systemintegratoren oder Maschinenbauer nun bei der Wahl ihres Kommunikationsnetzwerks, sprich ihres Feldbussystems vor? Wir als ETG gehen davon aus, dass die Mehrheit der Nutzer den Feldbus überhaupt nicht aktiv auswählt – sie entscheiden sich für gewöhnlich für den Steuerungsanbieter und welches Bussystem auch immer dieser favorisiert, wird dann den Ausschlag geben. Für die Wahl des Anbieters hingegen gibt es meist zahlreiche Gründe:

  • Ein weit verbreiteter Grund: Geschichte – „Wir haben schon immer dessen Produkte verwendet.“ oder „Unser Applikationscode ist in der Programmiersprache dieses Anbieters geschrieben und wir können den Aufwand zur Übertragung des Codes nicht rechtfertigen.“
  • Ein weiterer Grund: Kundenpräferenz – „Unsere Kunden wollen, dass wir diese Plattform nutzen, damit ihre Wartungsteams mit der Maschine umgehen können.“
  • Auch die lokalen Verkaufs- oder Applikationsingenieur-Teams des Anbieters spielen eine sehr wichtige Rolle: „Ich bin mit dem Support des Anwenders zufrieden, er ist jederzeit erreichbar und die Leute dort wissen, wovon sie sprechen.“
  • Ebenfalls zählt die Reputation des Anbieters: „Mein Anbieter ist Technologieführer, er bietet innovative Technologie, welche mir einen Vorsprung gegenüber meiner Konkurrenz sichert.“ oder „Die sind so groß, die müssen gut sein.“
  • Und natürlich viele andere typische Faktoren, die auch in die Entscheidung mit einbezogen werden: der initiale Preis (oft wichtiger als die Gesamtbetriebskosten), Qualität, Nutzerfreundlichkeit, Performance, und ja, sogar das Design.

Alternative: Erst der Feldbus, dann die Steuerung

Distributed-Clock-Mechanismus bei Ethercat

Präzise netzwerkweite Synchronisation mit dem Distributed-Clock-Mechanismus EtherCAT Technology Group

Wie jedoch steht es mit den Nutzern, die (den Prozess umdrehen und) für die Bewertung ihres Steuerungssystems die Bustechnologie selbst als Schlüsselkomponente betrachten? Normalerweise sind das die Nutzertypen, welche die Feldbusorganisationen vorrangig adressieren.

Und wir stellen fest, dass Ethercat für eben diese Nutzer schnell eine Favoritenrolle einnimmt: Das Funktionsprinzip überzeugt und macht Ethercat oft zur ersten Wahl. Ethercat verarbeitet die Ethernet-Telegramme „on-the-fly“, sprich im Durchlauf, was die Frames kaum verzögert. Ein Ethercat-Frame enthält sowohl die Sende- als auch die Empfangsdaten für viele Geräte, wodurch die nutzbare Datenrate auf über 90 % steigt.

Die daraus resultierende höhere Leistung führt zu effizienteren Maschinen. Aufgrund von Ethercat ist die höhere Rechenleistung eines Industrie-PC für die Applikation tatsächlich verfügbar, und schnellere Steuerungen regeln genauer und führen damit zu präziseren Produkten. So berichtet Husky, ein Hersteller von Spritzgießmaschinen, dass es durch den Einsatz von Ethercat die Teiletoleranz und dadurch die Wandstärke von Plastikbechern so reduziert hat, dass es den Kunden von Husky Materialkosten im sechsstelligen Bereich spart.

Schnell, präzise und kostengünstig

Aber nicht nur Systeme mit schnellen Regelkreisen profitieren von einer schnelleren Kommunikation. In vielen Applikationen gibt es sogenannte Transitionen oder Weiterschaltbedingungen: Eine Aktion wird erst dann initiiert, wenn die vorhergehende Aktion als abgeschlossen zurückgemeldet ist. Die Bearbeitung eines Teils startet, nachdem dessen Ankunft gemeldet ist, der Zylinder seine Endposition oder der Druck eine bestimmte Schwelle erreicht hat. Ein schnelleres Netzwerk senkt diese Wartezeiten und der Durchlauf der Maschine oder Anlage steigt – und damit auch die Effizienz.

Was Nutzer noch an Ethercat schätzen, steht auf nächsten Seite.

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