Smart Manufacturing hat sich zu einem globalen Trend entwickelt und der Fachkräftemangel ist zur Norm geworden. Aufgrund des Mangels an Ingenieuren akzeptieren immer mehr Unternehmen auch Quereinsteiger, die einfache Automatisierungsprogramme für die Umstellung auf Industrie 4.0 schreiben.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Icop eine komplette EtherCAT-Lösung entwickelt, die einen schnellen Übergang zu Industrie 4.0 in Echtzeit mit „industriellen Arduino-basierten grafischen Software-Tools und SQL-Bibliotheken“ ermöglicht.
EtherCAT ist eine Echtzeit-Industrie-Ethernet-Technologie, die ursprünglich von Beckhoff Automation entwickelt und von der ETG (EtherCAT Technology Group) betreut wird. Das in der IEC-Norm IEC61158 offengelegte EtherCAT-Protokoll eignet sich für harte und weiche Echtzeitanforderungen in der Automatisierungstechnik, der Messtechnik und vielen anderen Anwendungen.
Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung von EtherCAT lag auf kurzen Zykluszeiten (≤ 100 µs), geringem Jitter für eine genaue Synchronisation (≤ 1 µs) und niedrigen Hardwarekosten.
EtherCAT hat die folgenden Eigenschaften:
- Flexible Topologie
- Hohe Geschwindigkeitsleistung
- Hochpräzise Synchronisation
Durch den Adressierungsmodus von EtherCAT und die Speichersteuerungstechnologie „Fieldbus Memory Management Unit (FMMU)“, die von der EC-Slave-Hardware ausgeführt wird, können wir alle Daten synchron von allen ECAT-Slaves auf dem Bus austauschen, indem wir nur ein einziges Internetpaket weiterleiten.
Die EtherCAT-Slaves sind in der Regel mit einem EtherCAT-Slave-IC (sog. ESC) ausgestattet. Mit der FMMU-Technologie kann der Austausch von 1000 Unit-E/A-Daten innerhalb von nur 30μs abgeschlossen werden. Daten für 100 Achsen-Servomotoren können innerhalb von nur 100μs ausgetauscht werden:
| Prozessdaten | Update-Zeit |
|---|---|
| 256 verteilte digitale E/A | 11μs |
| 1000 verteilte digitale E/A | 30μs |
| 200 Kanäle analog I/O (16 Bits) | 50μs ( =20kHz ) |
| 100 Servoachsen (8 Bytes Eingang und Ausgang pro Achse) | 100μs |
| 1 Feldbus-Master-Gateway (1486 Bytes Eingangs- und 1486 bytes Ausgangsdaten) | 150μs |
Quick-EtherCAT bietet eine Komplettlösung für EtherCAT und überwacht den Carbon Footprint (Output) in Echtzeit-IIOT-Systemen
QEC bietet eine Komplettlösung für EtherCAT, einschließlich EtherCAT-Master- und gängige EtherCAT-Slave-Module, hochintegrierte Hardware und Software für eine breite Palette von industriellen Automatisierungsanwendungen, die eine wirtschaftlichere industrielle IoT-Technologie ermöglichen.
QEC unterstützt Operationen in Echtzeit:
Die QEC-M-Serie ist ein EtherCAT-Master, der einen unabhängig arbeitenden Dual-Core-Prozessor DM&P Vortex86EX2 für eine zuverlässige synchrone EtherCAT-Steuerung in Echtzeit verwendet. Der Master-Kern des Prozessors dient als Arduino-Entwicklungsumgebung. Der Slave-Kern des Prozessors dient als Echtzeit-EtherCAT-Master. Die beiden Kerne tauschen Daten über Inter-Processor Communications (IPC) aus.
- CPU Master: Der CPU-Master dient als Entwicklungsumgebung für 86Duino (Arduino)-Anwendungen. Alle Entwicklungsprogramme in der IDE werden im CPU Master verarbeitet. Der CPU Master sammelt Daten der Slave-Kerne und tauscht sie aus, z.B. indem dieser sich über Ethernet mit einem externen Netzwerk verbindet und die von den Slaves gesammelten Daten auf einen entfernten Server oder eine Datenbank hochlädt.
- CPU Slave: Der CPU Slave ist der EtherCAT-Master Driver-Kern des QEC-M, mit Echtzeit- und präzisen Synchronisationsfunktionen. Dieser kann Echtzeitdaten von EtherCAT-Slaves sammeln und austauschen und die Daten werden über IPC mit der Master-CPU des Prozessors ausgetauscht.
Quick-EtherCAT unterstützt komplette Echtzeit-Industrie 4.0 mit Industrial Arduino
QEC nutzt die Hardware-Basis der populären industriellen Ethernet-Technologie EtherCAT. Neben der Bereitstellung einer vollständigen Lösung für EtherCAT unterstützt es auch die industrielle Arduino-Entwicklungsumgebung.
Anwender können die reichhaltige integrierte Bibliothek der 86Duino-IDE mit Beispielen, Funktionen und grafischen Programmierwerkzeugen nutzen, um die Entwicklungszeit und den Personalaufwand zu reduzieren. Darüber hinaus können Anwender auch MySQL-Bibliotheken verwenden, um eine Big-Data-Datenbank zu erstellen und schnell auf Echtzeit-IIoT umzustellen.
Einfache Entwicklung mit EtherCAT
Die meisten industriellen Anwendungen erfordern hohe Präzision und synchrone Betriebsgeschwindigkeit, was sehr komplex ist und einen langen Entwicklungszyklus erfordert. Durch die Verwendung der von QEC unterstützten 86Duino-IDE (Industrial-Arduino) bietet eine spezielle EtherCAT-Bibliothek jedoch umfangreiche Arduino-APIs für die Programmierung und den Betrieb des EtherCAT-Systems.
Neben den üblichen Grundfunktionen wie digitale Steuerung, analoge Steuerung usw. gibt es auch eine große Anzahl von Open-Source-Funktionsbibliotheken und Beispiele für Entwickler, wie Ethernet, SPI, Serial oder Modbus, einschließlich der LVGL Lightweight Graphics Library zur Erstellung von Benutzeroberflächen und MySQL-Funktionen.
Anwender können ihr System auch über das grafische EtherCAT-Konfigurationswerkzeug 86EVA (EtherCAT-Based Virtual Arduino) entwickeln, mit dem sich EtherCAT-Master und -Slaves schnell konfigurieren lassen.
Schließlich können die Anwender ein komplettes System entwickeln, indem sie die ideale QEC-Low-Code-Entwicklungsplattform nutzen, die aus der GUI-Designhilfe HMI-Editor und dem Drag-and-Drop-Programm-Builder ArduBlock besteht.
QEC Low-Code Development Kit Bedienungshilfe Schritt-für-Schritt-Anleitung
Quick-EtherCAT Online-Ressource
Icops Quick-EtherCAT bietet einen kompletten Satz an offenen Software-Ressourcen für Entwickler.
Die 86Duino-Umgebung kann, wie die meisten Programmierplattformen, durch die Verwendung von Bibliotheken erweitert werden. Bibliotheken bieten zusätzliche Funktionen für die Verwendung in Skizzen, z. B. für die Arbeit mit Hardware oder die Manipulation von Daten. Eine Reihe von Bibliotheken wird mit der IDE installiert, und 86Duino unterstützt die meisten der Arduino-Standardbibliotheken sowie spezielle Bibliotheken zur Nutzung der 86Duino-spezifischen Hardwarefunktionen.
Sie können auch Ihre eigenen Bibliotheken herunterladen oder erstellen. Einzelheiten zur Installation von Bibliotheken finden Sie in dieser Anleitung. Es gibt auch eine Anleitung zum Schreiben eigener Bibliotheken. Zudem können Sie im Arduino API Style Guide einige Richtlinien zur Erstellung einer guten API im Arduino-Stil für Ihre Bibliothek nachlesen.
In unserem Produktsortiment bieten wir eine große Auswahl von Embedded Boards von Icop. Gerne informiert Sie unser Vertriebsteam über Preise und Verfügbarkeiten. Über den folgenden Link gelangen Sie auf unsere Kontaktseite.