EtherCAT Entwicklungsprodukte

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1 Entwicklungsprodukte 304 SPI PIC-Sample- Application PDI- Wahlschalter Digital-I/O-Interface 16-Bit-µC- Interface Debug-Interfaces -Briefmarke -Evaluation-Kit

2 ET1100, ET ET1100, ET1200 -ASICs Die -ASICs ET1100 und ET1200 bieten eine kostengünstige und kompakte Lösung zur Realisierung eines -Slaves. Sie bearbeiten das -Protokoll in der Hardware und garantieren so die hohe Performance und Echtzeitfähigkeit, unabhängig von evtl. nachgeschalteten Slave- Microcontrollern und der darauf implementierten Software. Die -ASICs ermöglichen über ihre drei Prozessdateninterfaces Digital-I/O, SPI und 8/16 Bit µc (nicht bei ET1200) sowohl die Realisierung einfacher Digital-Module ohne Microcontroller als auch die Entwicklung intelligenter Geräte mit eigenem Prozessor. Beide ASICs verfügen über Distributed- Clocks, die die hochpräzise Synchronisation (<< 1 µs) der -Slaves ermöglichen. Die Versorgungsspannung beträgt 3,3 V oder 5 V; die Core- Spannung von 2,5 V wird durch den integrierten Längsregler erzeugt oder kann alternativ direkt eingespeist werden. Der ET1100 ist als universelle Lösung für alle Arten von - Geräten geeignet; der ET1200 ist optimiert für modulare Geräte, die E-Bus/LVDS (Low Voltage Differential Signalling) als interne Schnittstelle nutzen. Beide ASICs benötigen durch ihre extrem kompakte Bauform und die geringe Anzahl extern notwendiger Bauteile nur minimalen Platz auf der Platine. Das ET1100-ASIC-Gehäuse (BGA128) ist 10 x 10 mm klein. Der Chip kann bis zu vier -Ports unterstützen. Die 8 kbyte internen Speichers (DPRAM) für den Zugriff auf Prozess- und Parameterdaten werden wahlweise via parallelem oder seriellem Datenbus angesprochen. Alternativ können die ASICs auch ohne Controller eingesetzt werden: Bis zu 32 digitale Signale lassen sich dann direkt anschließen. Das ET1200-ASIC ist die kleine Variante des ET1100; in seinem QFN48-Gehäuse von 7 x 7 mm ist der Chip noch kompakter. 16 digitale I/O-Schnittstellen und die Hardware für die Distributed-Clocks zur hochpräzisen Synchronisierung sind an Bord. Das 1 kbyte große, interne DPRAM wird über ein 20 MBit/s schnelles serielles Interface adressiert. Das kleine ASIC stellt bis zu drei - Ports bereit, von denen max. einer als MII für den Anschluss eines Standard-PHYs genutzt werden kann. Die anderen Ports werden für LVDS genutzt, was den ET1200 zur richtigen Wahl für modulare Geräte macht, die LVDS als interne Busphysik nutzen. Technische Daten ET1100 ET1200 Anzahl -Ports 4 (max. 4 x MII) 3 (max. 1 x MII) FMMUs 8 3 SYNC-Manager 8 4 DPRAM 8 kbyte 1 kbyte Distributed-Clocks ja (64 Bit) ja (64 Bit) Prozessdaten-Interfaces 32-Bit-Digital-I/O SPI 8/16-Bit-µC 16-Bit-Digital-I/O SPI Gehäuse BGA128, 10 x 10 mm QFN48, 7 x 7 mm Weitere Informationen

3 ET181x ET1810, ET1811, ET1812 -IP-Core für Altera -FPGAs 306 Der -IP-Core ermöglicht es, auf einem FPGA (Field Programmable Gate Array d. h. ein integrierter Schaltkreis, der programmierbare logische Komponenten enthält) sowohl die -Kommunikationsfunktion als auch anwendungsspezifische Funktionen zu implementieren. Die -Funktionalität ist dabei frei konfigurierbar. Der IP-Core kann mit eigenen FPGA-Designs kombiniert oder in System-on-Chips (SoCs) mit Softcore-Prozessoren oder Hard- Prozessorsystemen über Avalon - oder AMBA -AXI -Schnittstellen integriert werden. Die physikalischen Schnittstellen sowie interne Funktionen, wie die Anzahl der FMMUs und SYNC- Manager, die Größe des DPRAMs usw., sind einstellbar. Das Prozessdaten-Interface (PDI) und die Distributed-Clocks sind ebenfalls konfigurierbar. Die Funktionen sind kompatibel zur - Spezifikation und zu den -ASICs (ET1100, ET1200). Die stückzahlbasierten Lizenzen ET1811 bieten insbesondere Herstellern von kleinen Stückzahlen und Entwicklungsdienstleistern die Möglichkeit, mit geringeren Anfangsinvestitionen in die -Entwicklung einzusteigen. Für die Entwicklung eines -Gerätes ist einmalig die Basislizenz ET1811 und die Lizenzgebühren für Geräte ET erforderlich. Die Lizenzgebühren für Geräte sind jeweils im Voraus zu entrichten. Entwicklungsdienstleister benötigen für sich lediglich die Basislizenz, ET1811; für jede Kundenimplementierung wird die Systemintegrator-OEM- Lizenz, ET , benötigt. Die Stückzahllizenz (ET ) erwirbt der Endkunde. Konfigurierbare Features ET1810, ET1811, ET1812 PHY-Interface 1 3 Ports MII, 1 3 Ports RGMII oder 1 2 Ports RMII FMMUs 0 8 SYNC-Manager 0 8 DPRAM 0 60 kb Distributed-Clocks 0 2 SYNC-Outputs, 0 2 Latch-Inputs (32/64 Bit) Prozessdaten-Interfaces 32-Bit-Digital-I/O, SPI, 8/16 Bit asynchrones µc-interface, Avalon-Interface, AMBA-AXI3-Interface, 64 Bit General-Purpose-I/O Weitere Informationen Einzelplatz-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (node-locked) ET1810 Einzelplatz-Lizenz zur Nutzung des -IP-Cores auf einem Arbeitsplatz. Die Lizenz beinhaltet Wartung und Updates für 1 Jahr. ET Erweiterung der Einzelplatz-Altera-Lizenz (ET1810) um einen weiteren Arbeitsplatz ET Wartungsverlängerung der Einzelplatz-Lizenz (ET1810) um ein Jahr Stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked) ET1811 Basislizenz für die stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked) zur Nutzung des frei konfigurierbaren -IP-Cores für einen Arbeitsplatz. Target-Hardware: ausgewählte Altera -Devices ET Lizenzgebühr für Geräte, ET1811 erforderlich ET Wartungsverlängerung um 1 Jahr, ET1811 erforderlich ET Systemintegrator-OEM-Lizenz Netzwerk-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (floating) ET1812 Netzwerk-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (floating) für Altera-FPGAs ET Erweiterung der Netzwerk-Lizenz (ET1812) um einen weiteren Arbeitsplatz ET Wartungsverlängerung der Netzwerk-Lizenz (ET1812) um ein Jahr Evaluierungs-Lizenz (Open Core Plus IP) Vollständige, befristete Version verfügbar.

4 ET1815, ET1816 ET1815, ET1816 -IP-Core für Xilinx -FPGAs Der -IP-Core ermöglicht es, auf einem FPGA (Field Programmable Gate Array d. h. ein integrierter Schaltkreis, der programmierbare logische Komponenten enthält) sowohl die -Kommunikationsfunktion als auch anwendungsspezifische Funktionen zu implementieren. Die -Funktionalität ist dabei frei konfigurierbar. Der IP-Core kann mit eigenen FPGA-Designs kombiniert oder in System-on-Chips (SoCs) mit Softcore-Prozessoren oder Hard- Prozessorsystemen über AMBA - AXI -Schnittstellen integriert werden. Die physikalischen Schnittstellen sowie interne Funktionen, wie die Anzahl der FMMUs und SYNC-Manager, die Größe des DPRAMs usw., sind einstellbar. Das Prozessdaten-Interface (PDI) und die Distributed-Clocks sind ebenfalls konfigurierbar. Die Funktionen sind kompatibel zur - Spezifikation und zu den -ASICs (ET1100, ET1200). Die stückzahlbasierten Lizenzen ET1816 bieten insbesondere Herstellern von kleinen Stückzahlen und Entwicklungsdienstleistern die Möglichkeit, mit geringeren Anfangsinvestitionen in die -Entwicklung einzusteigen. Für die Entwicklung eines -Gerätes ist die einmalig Basislizenz ET1816 und die Lizenzgebühren für Geräte ET erforderlich. Die Lizenzgebühren für Geräte sind jeweils im Voraus zu entrichten. Entwicklungsdienstleister benötigen für sich lediglich die Basislizenz, ET1816; für jede Kundenimplementierung wird die Systemintegrator-OEM- Lizenz, ET , benötigt. Die Stückzahllizenz (ET ) erwirbt der Endkunde. 307 Konfigurierbare Features ET1815, ET1816 PHY-Interface 1 3 Ports MII, 1 3 Ports RGMII oder 1 2 Ports RMII FMMUs 0 8 SYNC-Manager 0 8 DPRAM 0 60 kb Distributed-Clocks 0 2 SYNC-Outputs, 0 2 Latch-Inputs (32/64 Bit) Prozessdaten-Interfaces 32-Bit-Digital-I/O, SPI, 8/16 Bit asynchrones µc-interface, AMBA-AXI4/AXI4-LITE-Interface, 64 Bit General-Purpose-I/O Weitere Informationen Einzelplatz-Lizenz ohne Stückzahlbegrenzung (node-locked) ET1815 Einzelplatz-Lizenz zur Nutzung des -IP-Cores auf einem Arbeitsplatz. Die Lizenz beinhaltet Wartung und Updates für 1 Jahr. ET Erweiterung der Einzelplatz-Xilinx-Lizenz (ET1815) um einen weiteren Arbeitsplatz ET Wartungsverlängerung der Einzelplatz-Lizenz (ET1815) um ein Jahr Stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked) ET1816 Basislizenz für die stückzahlbasierte Einzelplatz-Lizenz (node-locked) zur Nutzung des frei konfigurierbaren -IP-Cores für einen Arbeitsplatz. Target-Hardware: ausgewählte Xilinx-Devices ET Lizenzgebühr für Geräte, ET1816 erforderlich ET Wartungsverlängerung um 1 Jahr, ET1816 erforderlich ET Systemintegrator-OEM-Lizenz Evaluierungs-Lizenz Vollständige, befristete Version verfügbar.

5 EL EL9820 -Evaluation-Kit Das Evaluation-Kit dient als Plattform für die Entwicklung von -Slaves. Die mit dem Kit gelieferte Briefmarke realisiert dabei die komplette -Anschaltung mit dem ASIC ET1100. Alle Prozessdateninterfaces (PDI) der Digital- I/O, SPI und des asynchronen µcontrollers sind auf Stiftleisten geführt und können per PDI-Wahlschalter ausgewählt werden. Die SPI-Schnittstelle lässt sich wahlweise mit einem auf dem Kit vorhandenen PIC-Microcontroller verbinden oder direkt auf die Stiftleiste legen. Ein Programmier- und Debugging-Interface für den Controller ist ebenfalls vorhanden. Die EL9820 kann somit auch als Plattform für den Slave Stack Code ET9300 verwendet werden, der mit den Evaluation-Kits geliefert wird. Technische Daten Evaluation-Kit Slave Controller -Briefmarke Software Zubehör Workshop Weitere Informationen EL9820 Basisplatine ASIC ET1100 FB mit ASIC ET1100 Slave Stack Code ET9300 Kabel, Dokumentation als TR8100 optional zu bestellen

6 FB FB1111 -Briefmarken Die -Briefmarke FB1111 bietet eine komplette -Anschaltung auf Basis des -ASICs ET1100. Alle FB1111-Variante haben den gleichen Formfaktor und können mit dem -Evaluation-Kit verwendet werden. Sie sind als -Schnittstellen in Geräte integrierbar. FB FB FB Briefmarke mit ET1100 und µc-interface; kann als -Interface in Geräte integriert werden. -Briefmarke mit ET1100 und SPI-Interface; kann als -Interface in Geräte integriert werden. -Briefmarke mit ET1100 und Digital-I/O-Interface; kann als -Interface in Geräte integriert werden; ist Bestandteil des Evaluation-Kits EL9820.

7 ET ET2000 Industrial-Ethernet-Multichannel-Probe Die Multichannel-Probe ET2000 von Beckhoff ist eine vielseitige Hardware zur Analyse aller Industrial-Ethernet-Lösungen. Mit acht Ports ermöglicht dieses Gerät das unbegrenzte, zeitlich korrelierte Mitschneiden von bis zu vier unabhängigen Kanälen bei einer Geschwindigkeit von 100 MBit/s. Hierbei werden alle Echtzeit-Ethernet-Standards, wie z. B., PROFINET etc., sowie herkömmliche Office- Ethernet-Netzwerke unterstützt. Durch ihre kompakte und robuste Bauform ist die ET2000 nicht nur für den Vor-Ort-Einsatz an Maschinen, sondern auch für den Einsatz im Labor bestens geeignet. Mit den vier Kanälen können sowohl getrennte Netzwerke als auch verschiedene Stellen im gleichen Netzwerk mitgeschnitten und analysiert werden. Alle durchlaufenden Frames in Hin- und Rückrichtung werden in der Probe- Hardware mit einem hochgenauen Zeitstempel versehen und an den GBit-Uplink-Port kopiert. Durch die hohe Auflösung des Zeitstempels von 1 ns kann eine sehr genaue Timing- Analyse der angeschlossenen Netzwerksegmente erfolgen. Die ET2000-Probe ist für die angeschlossenen Busse transparent. Dank der sehr geringen Durchlaufverzögerung wird das System so gut wie nicht beeinflusst. Das Gerät kann PC-seitig an beliebige GBit-Ethernet- Schnittstellen angeschlossen werden. Durch ein Plug-in für den frei verfügbaren Netzwerkmonitor Wireshark können die Mitschnitte und hochgenauen Zeitstempel mit diesem Netzwerkmonitor analysiert werden. Technische Daten ET2000 Anzahl Ports/Kanäle 8/4 Uplink-Port 1 GBit/s Durchlaufverzögerung ca. 1 µs Auflösung Timestamp 1 ns Software-Interface WinPcap Übertragungsraten Probe-Ports: 100 MBit/s, Uplink-Port: 1 GBit/s Hardwarediagnose Link/Activity-LED je Kanal, 1 Power-LED Spannungsversorgung 24 (18 30) V DC, 500 ma, 3-polige Anschlussklemme (+, -, PE) Abmessungen (B x H x T) ca. 100 mm x 150 mm x 40 mm Betriebstemperatur C Weitere Informationen

8 Safety-over- 311 Safety-over- Zur Realisierung einer sicheren Datenübertragung für ist das Protokoll Safety-over- offen gelegt. Das Protokoll hält die Anforderungen der IEC bis zum Safety- Integrity-Level (SIL) 3 und der IEC ein; dies wurde vom TÜV bestätigt. wird als einkanaliges Kommunikationssystem genutzt; das Transportmedium wird dabei als Black Channel betrachtet und nicht in die Sicherheitsbetrachtung einbezogen. Damit ist das Protokoll auch geeignet, über andere Kommunikationssysteme, Backplanes oder WLAN übertragen zu werden. Der zyklische Austausch der sicheren Daten zwischen einem Safety-over--Master und einem Safety-over-- Slave wird als Connection bezeichnet, die über einen Watchdog- Timer überwacht wird. Die Lizenz zur Implementierung der Safety-over-- Master- und -Slave-Technologie in einem Gerät ist kostenlos. ET9402 Conformance-Test-Tool für Safety-over- Das FSoE-Conformance-Test- Tool (FSoE CTT) ermöglicht den In-House-Test von Safety-over- -(FSoE)-Slave-Geräten mit -Interface. Die Verwendung des ET9402-Tools während der Entwicklung von Safety-over--Geräten hilft dabei, die Konformität sicherzustellen und das Gerät auf den offiziellen, unabhängigen FSoE- Conformance-Test in einem von der Technology Group (ETG) akkreditierten - Test-Center (ETC) vorzubereiten. Das Tool basiert auf dem -Conformance-Test-Tool (ET9400) mit Erweiterungen in Bezug auf die Safety-over- -Funktionalität. Eine gültige Lizenz der ET9400 ist Voraussetzung für den FSoE CCT. Der Test beinhaltet ein vollständiges Test-Set, um die Konformität von FSoE-Slave-Geräten zu testen. Das Test-Set ist vom TÜV anerkannt. Gemäß der ETG- Conformance-Test-Richtlinie für Safety-over- muss jeder Hersteller von -Geräten mit Safety-over- die Konformität der Safety-over-- Implementierung mit der aktuellen Version des FSoE-Tests und den dafür benötigten FSoE-Conformance-Test-Tools nachweisen. ET Conformance-Test-Tool für Safety-over- beinhaltet ein vollständiges Test-Set, um die Konformität von FSoE-Slave-Geräten zu testen Das Test-Set ist vom TÜV anerkannt. Eine gültige Lizenz der ET9400 ist Voraussetzung für den FSoE CCT.

9 ET9000, ET9200 ET9000, ET9200, ET9300 -Entwicklungssoftware ET9000 -Konfigurator 312 Durch die klare Definition der Schnittstellen in der -Spezifikation kann ein -Master entwickelt werden, ohne gleichzeitig einen Konfigurator entwickeln zu müssen. Der -Konfigurator richtet sich an -Master-Entwickler, die ihn nutzen oder auch in ihr Softwarepaket einbinden und vertreiben wollen. Die Windows-Software zur Konfiguration eines - Netzwerks umfasst einen Konfigurator zum: Einlesen von XML-Gerätebeschreibungen (ESI) Erzeugen von XML-Konfigurationsbeschreibungen (ENI) Eigenschaften Online-Features Scannen von -Netzwerken Diagnose Free-run-Online- Betrieb zur Erstinbetriebnahme Topologiedarstellung Automation-Interface-Softwareschnittstelle startet den Konfigurator als COM-Server. COM-Interface XML-Interface zum Parameteraustausch zwischen Client und Server Safety-Konfiguration, Safety-PLC EL69xx (Safety-over-) inklusive eingebettetem grafischen User-Interface EXE-Datei, lauffähig unter Windows XP, Vista und Windows 7 (32 Bit) Der -Konfigurator ist nicht erforderlich, wenn die TwinCAT-Software von Beckhoff verwendet wird. ET Lizenz zur Nutzung des -Konfigurators ET9200 Master Sample Code Der Master Sample Code ist eine Windows-Applikation im Anwendermodus, die die Implementierung des -Masters demonstriert. Der Workshop für - Master-Entwickler TR8200 nutzt ET9200 als Kursbasis. Eigenschaften Boot-up und Konfiguration Einlesen von XML-Konfigurationsbeschreibungen Senden und Empfangen von Raw --Frames zu/von einem Netzwerkadapter Management der -Slave-States Senden der Initialisierungskommandos, die für die verschiedenen Statuswechsel zum Slavegerät definiert sind Mailbox-Kommunikation CoE (CAN Application protocol over ) SoE (Servodrive Profile over ) EoE (Ethernet over ) FoE (File Access over ) AoE (ADS over ) integrierte virtuelle Switchfunktionalität zyklische Prozessdatenkommunikation Distributed-Clocks State- Machine Die Software wird als Quellcode versendet und kann an die Hardware-Umgebung angepasst (Ethernet-Controller) und in eine Echtzeitumgebung integriert werden. ET Lizenz zur Nutzung des Master Sample Codes

10 ET9300, ET9400 ET9300 Slave Stack Code Der Slave Stack Code (SSC) ist ein in ANSI C geschriebener Code. Seine modulare und einfache Struktur ermöglicht den schnellen Einstieg in die Slave- Entwicklung. Mit dem SSC lässt sich eine Vielzahl an -Slaves, von den I/Os bis zu den Antrieben realisieren. Aufgrund einer definierten Hardware-Zugriffsschicht und der Berücksichtigung unterschiedlicher Controller-Architekturen lässt sich der Stack leicht auf verschiedene Plattformen adaptieren. Der seit 2004 verfügbare und in Zusammenarbeit mit der Technology Group ständig weiter entwickelte SSC gilt gewissermaßen als Referenz für eine Slave- Implementierung. Besonderes Augenmerk wurde auf die Konformität zur Protokollspezifikation gelegt. Das mitgelieferte Slave- Stack-Code-Tool bietet die Möglichkeit, einen an die eigenen Bedürfnisse angepassten Slave-Stack-Code, Gerätebeschreibungsdateien (ESI) sowie individuelle Source- Code-Dokumentationen zu erstellen. Funktionsumfang (Auszug) ESM ( State Machine) Mailboxprotokolle: CoE (CAN Application Protocol over ) AoE (ADS over ) EoE (Ethernet over ) FoE (File Transfer over ) Vorbereitung für SoE (Servodrive Profile over ) Analog & digital I/O CiA402 Sample application AoE CoE SoE EoE FoE Mailbox Process data interface: serial/parallel Platform: little-endian/big-endian/8, 16, 32 bit Slave Controller Vorbereitung für Bootloader-Unterstützung verschiedene Synchronisierungen (z. B. DC), inklusive Sync-Watchdog Beispielimplementierung des CiA402-Antriebsprofils nach ETG.6010-Spezifikation Process data State machine (DC) Sync 313 ET Lizenz zur Nutzung des Slave Stack Codes (kostenloser Download von der Beckhoff-Webseite über den Mitgliederbereich der -Technology-Group-Webseite) ET9400 -Conformance-Test-Tool Das Conformance-Test-Tool (CTT) ermöglicht den In-House-Test von -Slave-Geräten. Die Verwendung des ET9400- Tools während der Entwicklung von -Geräten hilft dabei, die Konformität sicherzustellen und das Gerät auf den offiziellen, unabhängigen Conformance-Test in einem von der Technology Group akkreditierten -Test- Center (ETC) vorzubereiten. Das ET9400-Tool benötigt einen Standard-PC mit Windows- Betriebssystem, spezielle Hardware ist nicht erforderlich. Die -Frames zur Stimulation des Testgerätes werden über den Standard-Ethernet-Port gesendet. Das Tool arbeitet die standardmäßig mitgelieferten Testfälle (XML-Dateien) der Reihe nach ab. Erweiterungen der Testfälle sind ohne Modifikation am -Conformance- Test-Tool selbst möglich und somit lassen sich die offiziellen Testfälle durch eigene Routinen ergänzen. Testergebnisse und Kommentare werden in einem Loggerfenster angezeigt und können wiederum als XML-Datei abgespeichert werden. Das Tool testet auch die elektronische Beschreibung des - Gerätes ( Slave Information, ESI) und beinhaltet einen Editor, um die -Slave- Information-(ESI)-Datei temporär für Testzwecke bearbeiten zu können. EEPROM-Daten (Slave Information Interface, SII) können ebenfalls gelesen, editiert und geschrieben werden. Neben den genannten Punkten werden u. a. folgende Punkte geprüft: Konsistenzprüfung der Informationen aus CoE-Objektverzeichnis, SII und ESI Plausibilität der Gerätebeschreibung aus SII und ESI Test der -State- Machine (ESM) Mailboxkommunikation mit SoE und CoE Konsistenzprüfung der Objektbibliotheken gemäß des CiA-402-Profils erweiterbar durch FSoE-Protokolltests (benötigt ET9402) ET Conformance-Test-Tool, Lizenz zur Nutzung für 1 Jahr