EPOS4 / IDX: Ist die Kommandierung via Ethernet möglich?

Thema:

• Kann die EPOS4 oder der IDX via Ethernet kommandiert werden?
  Schnelle Antwort: Nein
• Was ist der Unterschied zwischen Ethernet und EtherCAT?
• Kann die "EPOS Command Library" die EPOS4 (oder den IDX) via Ethernet oder EtherCAT kommandieren?
  Schnelle Antwort: Nein

Lösung:

Die RJ45 Stecker bei den "EPOS4 50/5", "EPOS4 70/15" und den "EPOS4 ... Compact EtherCAT" Produktvarianten sind nur für den Datenaustausch basierend auf dem EtherCAT Protokoll vorgesehen, d.h. es wird ein Master-Systeme (z.B. Beckhoff TwinCAT, maxon MasterMACS) benötigt, welches die EPOS4 über EtherCAT ansteuert.

EtherCAT ist ein Bus-Protokoll, welches für den sehr schnellen, sogenannten echtzeit-fähigen Datenaustausch konzipiert ist. EtherCAT wird typischerweise in der Maschinenindustrie bei der Vernetzung mehrere Antriebe für koordinierte oder synchronisierten Achsbewegungen über einen Master eingesetzt.

Wichtiger Hinweis:

Bei der "EPOS4 50/5" und "EPOS4 70/15" muss für die EtherCAT-Kommunikation die "EPOS4 EtherCAT Card" (Art.Nr. 581245) im Gehäuse eingesteckt werden. Ansonsten sind die RJ45 Stecker ohne jegliche Funktion.

Technische Grundlagen:

EtherCAT und Ethernet sind nicht(!) identisch. EtherCAT ist ein Echzeit-Protokoll, welches zwar auf Ethernet basiert, aber spezifisch für die industrielle Automation von der Firmware Beckhoff entwickelt und heute von der EtherCAT Nutzer-Organisation betreut und spezifiziert wird. 

Ein vertiefte sehr gute Erklärung zu den Grundlagen von EtherCAT findet sich hier:
-> https://realpars.com/ethercat/ 

Die wesentlichen technischen Unterschiede zwischen EtherCAT und Ethernet sind auf der Website von www.quora.com wie folgt gut (auf Englisch) zusammengefasst:

EtherCAT is built on the first two layers of the Ethernet protocol, as we described in this section. So there are very strong similarities at the lowest levels - but not at the network, transport, or application levels, so there is no TCP/IP or UDP in EtherCAT. EtherCAT has been optimized as a real-time, deterministic master/slave system. EtherCAT frames (messages) are built inside of standard Ethernet Frames. However, there are many big differences, too:

• On an EtherCAT network, only the master can send messages, directing them to the appropriate slaves, and then getting the time-stamped data back from them. This is very different from an ethernet network where every device can send messages, and data is not time-stamped in a deterministic way.
  

• EtherCAT is deterministic, meaning that extremely very low latency real-time data comes back to the master from the slaves.
  

• In an EtherCAT network, the master is in charge of time-aligning all the slaves upon start-up and at intervals, in order to facilitate low-latency time-stamping. This is built into EtherCAT, but must be added to a standard Ethernet network.
  

• EtherCAT was designed from the ground up to allow real-time control over devices and systems with extremely low latency. Ethernet was designed primarily for office applications and interconnecting computers, printers, and other network peripherals.
  

• Unlike a standard Ethernet network, in an EtherCAT network data collisions are not possible because of the restrictions mentioned above.
  

• Data transmission on an EtherCAT network is faster than a standard Ethernet network: 100 Mb/s in effect with very low jitter.
  

• Like Ethernet, EtherCAT networks can be arranged in a wide variety of topologies: line, ring, star, etc.
  

Ergänzender Hinweis:

Nicht alle Ethernet Adapter sind für EtherCAT geeignet und funktionieren bei der EtherCAT Datenübertragung zuverlässig. Eine Liste mit geprüften Ethernet Adaptern findet sich auf der Beckhoff Website:

-> Supported network controllers 

EPOS4 / IDX in der Praxis?

Die EPOS4 (bzw. der IDX) unterstützt die EtherCAT-Kommunikation (auf Basis des "CoE - CANopen over EtherCAT" Protokolls), aber kann nicht(!) via Ethernet angesteuert oder konfiguriert werden. 

• Mit "EPOS Studio" ist die Konfiguration und der Test der EPOS4 und des IDX via EtherCAT möglich. 
  • Die EPOS4 muss über den RJ45-Stecker (bei integrierter EPOS4 EtherCAT-Hardware) an eine separaten PC Ethernet-Port (oder USB/Ethernet-Gateway) angeschlossen werden. 
  • Ein Betrieb in einem gemixten Ethernet "Büro" PC-Netzwerk ist nicht möglich. 
  • "EPOS Studio" hat für die notwendige EtherCAT-Kommunikationen eine einfache und funktional sehr eingeschränkte EtherCAT-Mastersoftware integriert, d.h. tauscht die Daten über das EtherCAT-Protokoll (CoE) mit der EPOS4 aus. 
    
    
• Die "EPOS Command Library" unterstützt EtherCAT nicht(!), d.h. mit der Library kann die EPOS4 (bzw. der IDX) nicht via EtherCAT (und dem RJ45) kommandiert werden.
  • Die EPOS4 / IDX kann nicht über ein PC-Applikationsprogramm und "nur" Ethernet kommandiert werden. 

Fazit:

DieEtherCAT-Schnittstelle (und der zugehörige RJ45-Stecker) ist ausschliesslich für den Einsatz in Echtzeitsystemen (typ. SPS) vorgesehen, welche die EPOS4 oder den IDX über das EtherCAT-Protokoll ("CoE - CANopen over EtherCAT") kommandieren.