Applikationen & Lösungen - EtherCAT

Trends & Technologien
Diagnose und Fehlerlokalisierung
mit Ethercat
Die lückenlose Verfügbarkeit sowie die Zeit zur Inbetriebnahme einer Anlage
werden wesentlich durch die Diagnoseeigenschaften des zugrundeliegenden
Kommunikationssystems determiniert. Dabei spielt auch die exakte und
schnelle Lokalisierung von Fehlern eine große Rolle. Ethercat unterstützt
systeminhärent zahlreiche Diagnoseeigenschaften.
Alessandro Figini, Florian Häfele
IPC
DVI
Die logische Weiterleitung der Ethernet-Frames erfolgt mittels des ESC
(Ethercat Slave Controller).
In Ethercat-Netzwerken leiten die Slaves
die Ethernet-Frames entsprechend
der durch die Hardware vorgegebenen
Topologie mittels einer dedizierten Echtzeit-Komponente,
des so genannten ESC
(Ethercat Slave Controller) weiter. Die Slaves
verfügen über Diagnosemechanismen
auf allen in den Feldbusstandards spezifizierten
Ebenen des ISO/OSI-Stacks. Die
Weiterleitung der Statusinformation aus
den einzelnen Slaves erfolgt über den
Master bzw. das Konfigurations-Tool, die
direkt an das Applikationsprogramm bzw.
den Anwender berichten.
Diagnose auf
Physical-Layer-Ebene
Die Physical-Layer-Ebene umfasst im
Wesentlichen Leitungen und Stecker zum
Aufbau der Netzwerkinfrastruktur. Jeder
ESC-Port überwacht die Kommunikation
auf Hardware-Ebene, indem er relevante
Informationen an den Nutzer weitergibt.
So erkennen die ESC-Ports neben verschiedenen
weiteren Fehlern auch Link-
Lost-Ereignisse und inkrementieren einen
entsprechenden Link Lost Counter.
Fehler können hier etwa durch lose Kontakte,
schlechte Verbindung oder beschädigte
Leitungen auftreten. Durch Auslesen
der zugehörigen Register kann man
präzise die Störung des physikalischen
Mediums lokalisieren.
Eine weitere Diagnosefunktion ist die
CRC-Prüfung (Prüfsumme) der ankommenden
Frames. Bei Misserfolg wird der
betroffene Frame als beschädigt markiert,
die in ihm enthaltenen Daten ignoriert
und der CRC Error Counter inkrementiert.
Nachfolgende Geräte ignorieren
die Daten dieses Frames ebenfalls
und inkrementieren dafür einen Forwarded
CRC Error Counter. CRC-Fehler werden
typischerweise durch EMV-Störungen
hervorgerufen, wie sie bei stromführenden
Leitungen auftreten können, welche
nahe an der Kommunikationsleitung
verlaufen. Durch das Auslesen der Register
beider Fehlerzähler kann der Nutzer
auch in diesem Fall die Stelle lokalisieren,
wo mögliche EMV-Einflüsse die Kommunikation
beeinträchtigt haben.
Diagnose auf
Datalink-Layer-Ebene
Der Datalink Layer garantiert den Datenaustausch
zwischen dem Ethercat
Frame und dem Ethercat-Teilnehmer. Dieser
Austausch kann sowohl azyklisch als
auch zyklisch erfolgen. Letzerer kann
auch zyklisch synchron zwischen mehreren
verteilten Teilnehmern gesteuert werden.
In den Slaves werden Datenaustausch
und Synchronisierung durch Interrupts
oder Watchdogs überwacht.
Einer der effektivsten zentralen Diagnosemechansimen
auf dem Datalink
Layer ist der Working Counter, der mit
Alessandro Figini arbeitet
bei der ETG im Bereich
Technologie-Support
und Test. E-Mail:
a.figini@ethercat.org
Florian Häfele arbeitet
bei der ETG im Bereich
Technologie-Support
und Test. E-Mail:
f.haefele@ethercat.org
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REPORT 2/2013