EtherCAT® Netzwerk Simulation und Slave Simulation

Betrieb einer Steuerung oder eines Reglers mit einem simulierten EtherCAT Netzwerk

Der EC-Simulator virtualisiert ein komplettes EtherCAT Netzwerk mit Hilfe von simulierten EtherCAT Geräten (Slaves). Damit kann eine EtherCAT Master Applikation ohne physikalische Slaves betrieben werden.
Die Software stellt die Simulation entweder in Verbindung mit einer physikalischen Netzwerkkarte der Steuerung bereit, oder kann auch direkt – ohne zusätzliches Kabel – in den Master integriert werden.
Die Konfiguration des Simulators erfolgt über die im EtherCAT Standard definierte EtherCAT Network Information (ENI) Datei. Diese Datei wird auch vom Master verwendet und ist somit bereits in der Regel vorhanden. Die EC-Simulator Bibliothek bietet Funktionen für den Zugriff auf die zyklischen Prozessdaten, das Objektverzeichnis und den Zustand der Slaves an. Daneben gibt es Funktionen zur Generierung von Fehlern, z. B., um den Ausfall eines Slaves, oder den Verlust von Frames zu simulieren.

Anwendungsgebiete

  • Virtuelle Inbetriebnahme mit digitalem Zwilling
    • Test und Optimierung der Anwendung in einer frühen Phase ohne physikalische Peripherie
    • Test von möglichen Fehlersituationen, welche mit der realen Anlage nicht durchführbar sind bzw. zu Schäden führen könnten
  • Testautomatisierung und Freigabetests für Steuerungen und Regler mit EtherCAT
    • Erweiterte Testszenarien, z. B., Änderungen an der Topologie
    • Verhalten der Applikation in Folge von Slave-Fehlern oder Netzwerkstörungen
    • Belastungstest beim Betrieb mit vielen Slaves
  • Software-Entwicklung
  • Schulung/Training
    • Risikofreie Operatorschulung
    • Training für Problemhandling und Alarmsituationen

Hardware-in-Loop (HiL) Simulation

Das System-Under-Test (SUT) kommuniziert über ein Netzwerkkabel mit einer externen Hardware welche die Simulationssoftware ausführt. Diese Architektur ermöglicht den Betrieb der unveränderten Steuerung und Anwendung über die Standard Ethernet-Schnittstelle.

Software Architektur

Der EC-Simulator kann sofort ohne Anpassungen auf zahlreichen Betriebssysteme, z. B., Linux, Windows und QNX eingesetzt werden. Mit dem Einsatz der acontis Echtzeit Ethernet-Treiber (Link Layer) kann die Performance gesteigert und der Rechenzeitverbrauch gesenkt werden. Somit sind auch Zykluszeiten unter einer Millisekunde möglich. Über das vorhandene „C“-API kann die Bibliothek entweder in eigene Anwendungen, in vorhandene Simulationsumgebungen, z. B., ISG Virtuos, oder auch in SPS Laufzeitsysteme (LogicLab, logi.cals) integriert werden.

Software-in-the-Loop (SiL) Simulation in Verbindung mit EC-Master

Das EtherCAT Netzwerk wird direkt auf dem zu testenden System (SUT) simuliert. Die EtherCAT Frames werden vom Master über eine Software-Schnittstelle in den Simulator übertragen, hier verarbeitet und die passenden Antwort-Frames generiert. Der EC-Simulator ersetzt in dieser Architektur den Link Layer.

Software Architektur

Programming Interface

Process Daten Zugriff

  • API zum Auflisten der simulierten Slaves
  • API zum Auflisten aller verfügbaren Prozessdatenvariablen
  • Process data image (memory) um auf Ein- und Ausgänge zuzugreifen

Netzwerk Operationen

  • Ändern der Netzwerk Topologie
  • Slave trennen / verbinden / bewegen
  • Slave an- und ausschalten
  • Slave Status ändern, z.B., in PreOp wechseln

Diagnose Funktionen

  • API zum Lesen und Schreiben von Slave-Registern, z.B. Slave-Zustände lesen
  • API zum Lesen und Schreiben von Slave-EEPROM-Inhalten
  • API zum Lesen des Simulatorobjektwörterbuchs
  • API zur Auswertung der Netzwerktopologie
  • RAS-Server zum Verbinden von EC-Lyser / EC-Engineer

Eigenschaften

  • Slaves mit und ohne Mailbox
  • Mailbox protocol CANopen over EtherCAT (CoE)
  • PDO Konfiguration und Assignment Kommandos via CoE
  • Unterstützung für alle Mailboxinitialisierungskommandos
  • Basic Objectwörterbuch
  • Support für verteilte Uhren
  • Unerstützte Master: EC-Master

Mehr Informationen

Datenblätter und Evaluierungssoftware finden Sie im Downloadbereich