Identifizierung und HotConnect von Slaves

Dieses Thema enthält die folgenden Abschnitte:

Adressierung in EtherCAT-Netzwerken

Auto-Increment-Adressierung: Da der EtherCAT-Master keine EtherCAT-Netzwerkkonfiguration (ENI-Datei) enthält, erhält jedes Slave-Gerät in der Startup-Phase automatisch eine physikalische Adresse entsprechend seiner Position im Netzwerk und der Reihenfolge, in der es erkannt wird (automatisch inkrementierte Adressen).

Stationsadresse: Nach der Konfiguration des EtherCAT-Netzwerks in PLCnext Engineer ist eine EtherCAT-Konfiguration (ENI) verfügbar. Nachdem die Konfiguration auf den Master geschrieben wurde, schreibt der Master diese Netzwerkkonfiguration auf die Slaves. Dadurch werden die automatisch inkrementierten Slave-Adressen durch logische Adressen überschrieben (auch als Stationsadressen bezeichnet; numerischer Wert zwischen 1 und 65535). Die Stationsadresse hängt nicht unbedingt von der physikalischen Adresse (d. h. der Position im Netzwerk) des Slaves ab. Sie kann auch in den 'Einstellungen' jedes Slaves zugewiesen werden. Während des Betriebs wird jeder Slave über diese Stationsadresse adressiert.

Die alleinige Auswertung der Stationsadresse kann zu Anwendungsfehlern führen.: Slaves können im Netzwerk anhand ihrer Stationsadresse eindeutig adressiert werden, da jeder Slave in der ENI mit seinen 'Identität'-Daten (Hersteller, Produktname, Version, Modellcode usw., wie im Editor 'Einstellungen' des Slaves angezeigt) und der zugeordneten Stationsadresse gespeichert ist. Der Master überprüft, ob der tatsächlich gefundene Slave mit den Informationen in der ENI übereinstimmt.
Wenn aber identische Slave-Typen in einem Netzwerk verwendet werden, besteht die Gefahr, dass bei einer Änderung der Netzwerktopologie (andere Slave-Reihenfolge, z. B. aufgrund einer fehlerhaften Verkabelung) ein identischer Slave-Typ, jedoch mit einer anderen Funktion in der Applikation, an der gespeicherten Stationsadresse adressiert wird. Um dies zu vermeiden, bieten Slaves einen oder mehrere zusätzliche Geräte-Identifikationsmodi an, die im folgenden Abschnitt beschrieben werden.

Identifikationsmodi in EtherCAT-Netzwerken

Die Art und Weise, wie ein Slave vom Master identifiziert wird, kann in den Slave-Einstellungen definiert werden. Doppelklicken Sie auf den zu konfigurierenden Slave und öffnen Sie den 'Einstellungen'-Editor. Die vom Slave unterstützten Identifikationsmodi können aus der 'Modus'-Liste unter 'Identifikation' ausgewählt werden.

Beispiel:

Die verschiedenen Einstellungen bieten unterschiedliche Schutzebenen gegen unbeabsichtigte Änderungen der Slave-Reihenfolge im Netzwerk (z. B. durch falsches Anschließen der EtherCAT-Verkabelung). Je nach Einstellung des Slave-Parameters 'Identifikationsmodus' überprüft der Master mit unterschiedlichen Methoden (mehr oder weniger streng), ob der richtige Slave an der angegebenen Adresse adressiert wird.

Die Identifizierung in EtherCAT-Netzwerken wird auch als Geräteerkennung (Device Recognition) bezeichnet.

Die folgenden Identifikationsmodi sind definiert: Welche Modi aktuell unterstützt werden, hängt vom Slave ab.

Hinweis
Ein besserer Schutz vor Fehlkonfigurationen durch Auswahl eines Identifikationsmodus, der höher als 'Kein' ist, ist besonders wichtig, wenn Netzwerkkonfigurationen geändert werden, z. B. mit HotConnect (siehe Abschnitt unten).

Identifikationsmodus Beschreibung Konfiguration in PLCnext Engineer Systemverhalten

Deaktiviert Es erfolgt keine Identitätsprüfung. n/a Der Slave wird über die in der ENI gespeicherten Stationsadresse adressiert. Das bedeutet, dass bei Topologiefehlern (z. B. aufgrund identischer Slave-Typen an der falschen Position am Bus) kein erhöhter Schutz besteht.

Konfigurierter Stationsalias Der Stationsalias ist ein optionaler Identifikationswert zusätzlich zur Stationsadresse, um den Slave im Netzwerk eindeutig zu identifizieren. Mit Hilfe des Alias ist ein besserer Schutz vor Topologiefehlern möglich.
Wenn der verwendete Slave Stationsalias und Explizite Geräte-ID unterstützt, können beide Funktionen nicht gleichzeitig verwendet werden.
Der Stationsalias wird beim Einschalten der Stromversorgung im Register 'ESC Configured Station Alias (0x0012)' gespeichert.
Die EtherCAT Group bezeichnet den Stationsalias auch als Second Slave Address (SSA). Die Art und Weise, wie der Stationsalias konfiguriert werden muss, hängt vom Gerätetyp ab.
Informationen zum Einrichten des Stationsalias finden Sie im technischen Handbuch Ihres Slave-Gerätetyps.
Der für das Gerät konfigurierte Stationsaliaswert muss im 'Einstellungen'-Editor im Abschnitt 'Identifikation' in das Feld 'Wert' eingegeben werden. Dieser Wert wird dann in der Netzwerkkonfiguration gespeichert.
Wertebereich: 0 bis 65536 Beim Geräteanlauf lädt der ESC (EtherCAT Slave Controller) diese Adresse in das Register 0x0012, aus dem der EtherCAT-Master die Adresse anschließend lesen kann.
Der Master verwendet die Auto-Increment-Adressierung, um die Stationsaliasse der konfigurierten Slaves zu lesen. Anschließend vergleicht er die Stationsaliasse mit der Netzwerkkonfiguration, um die Topologie zu erkennen, die als Netzwerktopologie konfiguriert wurde.
Werden bei diesem Vergleich Unterschiede gefunden, wird die EtherCAT-Kommunikation nicht aufgebaut und ein Fehler ausgegeben. Um den Fehler zu beheben, lesen Sie die Fehlermeldung und verwenden Sie die 'Mismatch-Analyse' in den 'Online-Funktionen'.

Explizite Geräte-ID Die Explizite Geräte-ID ist ein optionaler Identifikationswert zusätzlich zur Stationsadresse, um den Slave im Netzwerk eindeutig zu identifizieren. Dies ist die neueste Methode zur Geräteidentifikation (gemäß ETG 1020-Standard, 01.2016). Sie ist in der Regel schneller als die Identifikation über den Stationsalias.
Wie beim Stationsalias ermöglicht diese Methode einen besserer Schutz vor Topologiefehlern.
Wenn der verwendete Slave die Explizite Geräte-ID und den Stationsalias unterstützt, können beide Funktionen nicht gleichzeitig verwendet werden.
Der Wert wird im ESC-Register (0x0134) gespeichert. Die Art und Weise, wie der die Explizite Geräte-ID konfiguriert werden muss, hängt vom Gerätetyp ab.
Informationen zum Einstellen der expliziten Geräte-ID finden Sie im technischen Handbuch Ihres Slave-Gerätetyps.
Die für das Gerät konfigurierte explizite Geräte-ID muss im 'Einstellungen'-Editor im Abschnitt 'Identifikation' in das Feld 'Wert' eingegeben werden. Dieser Wert wird dann in der Netzwerkkonfiguration gespeichert.
Der Wertebereich hängt vom Gerätetyp ab. Der ESC (EtherCAT Slave Controller) lädt diese Adresse in das Register 0x0134, aus dem der EtherCAT-Master die Adresse anschließend lesen kann.
Der Master verwendet die Auto-Increment-Adressierung, um die expliziten Geräte-IDs der konfigurierten Slaves zu lesen. Anschließend vergleicht er die gefundenen expliziten Geräte-IDs mit der Netzwerkkonfiguration, um die Topologie zu erkennen, die als Netzwerktopologie konfiguriert wurde.
Werden bei diesem Vergleich Unterschiede gefunden, wird die EtherCAT-Kommunikation nicht aufgebaut und ein Fehler ausgegeben. Um den Fehler zu beheben, lesen Sie die Fehlermeldung und verwenden Sie die 'Mismatch-Analyse' in den 'Online-Funktionen'.

Eingangswort Eine Bitfolge, die der Stationsadresse (0...65.535) entspricht, wird im Prozessdatenbereich des Slaves gespeichert. Der Wert wird vom Master als Stationsadresse interpretiert. Dieser Identifikationsmodus wird nicht von allen Geräten unterstützt.
Weitere Informationen finden Sie im technischen Handbuch Ihres Geräts.
Geben Sie die 'Offset'-Adresse ein, unter der der Identifikationswert im Prozessdatenbereich des Slaves gespeichert werden soll. Geben Sie die Adresse des Geräts in das Feld 'Wert' ein. Anhand des angegebenen 'Offset'-Werts wird dem EtherCAT-Master über die ESI-Beschreibung der Speicherort bekannt gemacht.
Der Master vergleicht dann das im Feld 'Wert' eingegebene und erkannte Identifikationswort mit dem erwarteten Wert.
Werden bei diesem Vergleich Unterschiede gefunden, wird die EtherCAT-Kommunikation nicht aufgebaut und ein Fehler ausgegeben. Um den Fehler zu beheben, lesen Sie die Fehlermeldung und verwenden Sie die 'Mismatch-Analyse' in den 'Online-Funktionen'.

Identifikationsmodus	Beschreibung	Konfiguration in PLCnext Engineer	Systemverhalten
Deaktiviert	Es erfolgt keine Identitätsprüfung.	n/a	Der Slave wird über die in der ENI gespeicherten Stationsadresse adressiert. Das bedeutet, dass bei Topologiefehlern (z. B. aufgrund identischer Slave-Typen an der falschen Position am Bus) kein erhöhter Schutz besteht.
Konfigurierter Stationsalias	Der Stationsalias ist ein optionaler Identifikationswert zusätzlich zur Stationsadresse, um den Slave im Netzwerk eindeutig zu identifizieren. Mit Hilfe des Alias ist ein besserer Schutz vor Topologiefehlern möglich. Wenn der verwendete Slave Stationsalias und Explizite Geräte-ID unterstützt, können beide Funktionen nicht gleichzeitig verwendet werden. Der Stationsalias wird beim Einschalten der Stromversorgung im Register 'ESC Configured Station Alias (0x0012)' gespeichert. Die EtherCAT Group bezeichnet den Stationsalias auch als Second Slave Address (SSA).	Die Art und Weise, wie der Stationsalias konfiguriert werden muss, hängt vom Gerätetyp ab. Informationen zum Einrichten des Stationsalias finden Sie im technischen Handbuch Ihres Slave-Gerätetyps. Der für das Gerät konfigurierte Stationsaliaswert muss im 'Einstellungen'-Editor im Abschnitt 'Identifikation' in das Feld 'Wert' eingegeben werden. Dieser Wert wird dann in der Netzwerkkonfiguration gespeichert. Wertebereich: 0 bis 65536	Beim Geräteanlauf lädt der ESC (EtherCAT Slave Controller) diese Adresse in das Register 0x0012, aus dem der EtherCAT-Master die Adresse anschließend lesen kann. Der Master verwendet die Auto-Increment-Adressierung, um die Stationsaliasse der konfigurierten Slaves zu lesen. Anschließend vergleicht er die Stationsaliasse mit der Netzwerkkonfiguration, um die Topologie zu erkennen, die als Netzwerktopologie konfiguriert wurde. Werden bei diesem Vergleich Unterschiede gefunden, wird die EtherCAT-Kommunikation nicht aufgebaut und ein Fehler ausgegeben. Um den Fehler zu beheben, lesen Sie die Fehlermeldung und verwenden Sie die 'Mismatch-Analyse' in den 'Online-Funktionen'.
Explizite Geräte-ID	Die Explizite Geräte-ID ist ein optionaler Identifikationswert zusätzlich zur Stationsadresse, um den Slave im Netzwerk eindeutig zu identifizieren. Dies ist die neueste Methode zur Geräteidentifikation (gemäß ETG 1020-Standard, 01.2016). Sie ist in der Regel schneller als die Identifikation über den Stationsalias. Wie beim Stationsalias ermöglicht diese Methode einen besserer Schutz vor Topologiefehlern. Wenn der verwendete Slave die Explizite Geräte-ID und den Stationsalias unterstützt, können beide Funktionen nicht gleichzeitig verwendet werden. Der Wert wird im ESC-Register (0x0134) gespeichert.	Die Art und Weise, wie der die Explizite Geräte-ID konfiguriert werden muss, hängt vom Gerätetyp ab. Informationen zum Einstellen der expliziten Geräte-ID finden Sie im technischen Handbuch Ihres Slave-Gerätetyps. Die für das Gerät konfigurierte explizite Geräte-ID muss im 'Einstellungen'-Editor im Abschnitt 'Identifikation' in das Feld 'Wert' eingegeben werden. Dieser Wert wird dann in der Netzwerkkonfiguration gespeichert. Der Wertebereich hängt vom Gerätetyp ab.	Der ESC (EtherCAT Slave Controller) lädt diese Adresse in das Register 0x0134, aus dem der EtherCAT-Master die Adresse anschließend lesen kann. Der Master verwendet die Auto-Increment-Adressierung, um die expliziten Geräte-IDs der konfigurierten Slaves zu lesen. Anschließend vergleicht er die gefundenen expliziten Geräte-IDs mit der Netzwerkkonfiguration, um die Topologie zu erkennen, die als Netzwerktopologie konfiguriert wurde. Werden bei diesem Vergleich Unterschiede gefunden, wird die EtherCAT-Kommunikation nicht aufgebaut und ein Fehler ausgegeben. Um den Fehler zu beheben, lesen Sie die Fehlermeldung und verwenden Sie die 'Mismatch-Analyse' in den 'Online-Funktionen'.
Eingangswort	Eine Bitfolge, die der Stationsadresse (0...65.535) entspricht, wird im Prozessdatenbereich des Slaves gespeichert. Der Wert wird vom Master als Stationsadresse interpretiert.	Dieser Identifikationsmodus wird nicht von allen Geräten unterstützt. Weitere Informationen finden Sie im technischen Handbuch Ihres Geräts. Geben Sie die 'Offset'-Adresse ein, unter der der Identifikationswert im Prozessdatenbereich des Slaves gespeichert werden soll. Geben Sie die Adresse des Geräts in das Feld 'Wert' ein.	Anhand des angegebenen 'Offset'-Werts wird dem EtherCAT-Master über die ESI-Beschreibung der Speicherort bekannt gemacht. Der Master vergleicht dann das im Feld 'Wert' eingegebene und erkannte Identifikationswort mit dem erwarteten Wert. Werden bei diesem Vergleich Unterschiede gefunden, wird die EtherCAT-Kommunikation nicht aufgebaut und ein Fehler ausgegeben. Um den Fehler zu beheben, lesen Sie die Fehlermeldung und verwenden Sie die 'Mismatch-Analyse' in den 'Online-Funktionen'.

HotConnect

In einem "normalen" EtherCAT-Netzwerk ist die Topologie klar definiert (konfiguriert). D. h., die Reihenfolge und Netzwerkposition der Slaves ist normalerweise fest vorgegeben. Mit HotConnect kann die Netzwerktopologie dynamisch angepasst werden. Deshalb ermöglicht der Einsatz der HotConnect-Funktionalität flexible Topologien. Dies ist besonders hilfreich, wenn in Anwendungen oft Topologiewechsel vorgenommen werden oder wenn Slave-Geräte nicht verfügbar sind oder während der Inbetriebnahme häufig ausgetauscht werden müssen.

Wenn HotConnect in den 'Einstellungen' des Masters aktiviert ist, erkennt der Master automatisch die neue Konfiguration, nachdem Slaves hinzugefügt oder entfernt wurden. Slaves, die einer HotConnect-Gruppe zugewiesen sind, können einfach aus dem EtherCAT-Datenverkehr herausgenommen oder hinzugefügt werden. Der Master kann neue Teilnehmer sofort einbinden oder entfernte/getrennte Slaves löschen, ohne die Kommunikation der anderen Geräte zu stören. Topologieänderungen sind vor dem Start oder während des Betriebs des EtherCAT-Systems möglich. Slaves können durch Verbinden/Trennen der Kommunikationsstrecke, An-/Ausschalten der Geräte oder andere Maßnahmen dem Datenverkehr hinzugefügt bzw. daraus entnommen werden.

Nachdem Slaves mit einer HotConnect-Gruppe verbunden wurden, führt der Master die Inbetriebnahme der Slaves durch: Aufbau der Ethernet-Verbindung, Parametrierung der Geräte und Ausführung des EtherCAT-Hochlaufs (Zustandsübergang von INIT nach OP). Wenn konfiguriert, erfolgt anschließend die Synchronisierung der verteilten Taktgeber (Distributed Clocks). Dieser Vorgang, von der Identifizierung bis zum Betrieb der Slaves in der HotConnect-Gruppe, kann je nach Position bis zu mehreren Sekunden dauern.

Voraussetzungen für diese Funktion sind, dass der EtherCAT-Master die HotConnect-Funktionalität unterstützt und dass die EtherCAT-Slaves HotConnect-fähig sind.

Aktuelle Implementierung in iCube

iCube Control unterstützt derzeit HotConnect-Gruppen vom Typ Floating mit genau einem Slave pro Gruppe.
Derzeit können keine HotConnect-Gruppen manuell definiert werden. Es auch nicht möglich, einer Gruppe einen zweiten Slave zuzuweisen, indem eine vorhandene Gruppen-ID angegeben wird.
Bei Aktivierung von HotConnect in den Master-'Einstellungen' erhält jeder Slave automatisch eine Gruppen-ID, die dem 'Identifikationswert' entspricht.

HotConnect-Funktion aktivieren

Doppelklicken Sie in der ANLAGE auf den 'EtherCAT'-Knoten (repräsentiert den Master).
Öffnen Sie im Editorenbereich den Editor 'Einstellungen'.
Aktivieren Sie im Abschnitt 'Allgemein' das Kontrollkästchen 'HC-Gruppen für Slaves erzeugen'.
Mit dieser Einstellung erhält jeder Slave automatisch eine Gruppen-ID, die dem 'Identifikationswert' entspricht. Die Gruppen-ID wird in den Slave-'Einstellungen' im Abschnitt 'HotConnect' in das Feld 'HotConnect-Gruppen-ID' eingetragen.
Die Gruppen-ID eines Slave kann bearbeitet werden. Die ID muss aber innerhalb des EtherCAT-Netzwerks (d. h. des PLCnext Engineer-Projekts) eindeutig sein. Da derzeit nur ein Slave pro Gruppe unterstützt wird und keine weiteren Slaves einer Gruppe durch Bearbeiten der Gruppen-ID des Slaves zugewiesen werden können, muss die ID nicht geändert werden.

Hinweis
HotConnect und Identifikationsmodus: Wenn Slaves zu einer HotConnect-Gruppe gehören, ist die Einstellung eines anderen 'Identifikationsmodus' als 'Deaktiviert' wichtig: Der Stationsalias oder die Explizite Geräte-ID hilft dabei, die Geräte eindeutig zuzuordnen und zu identifizieren, selbst wenn sie an verschiedenen Positionen angeschlossen sind. Wenn ein HotConnect-Segment angeschlossen wird, erkennt der EtherCAT-Master den neuen Slave und kann ihn sofort im HotConnect-Segment identifizieren, auch wenn er sich nicht an seiner ursprünglichen Position im Netzwerk befindet. Wenn der EtherCAT-Master keine gültige Adresse in einer HotConnect-Slave-Station findet, wird der Slave nicht in den Prozessdatenverkehr aufgenommen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Netzwerkkonfiguration fehlerfrei bleibt und das System weiterhin fehlerfrei funktioniert – ohne Neustart.