EtherCAT. Paramétrage, mise en service et diagnostics. VERSION : 1.0 / JYL DATE : 22 juin 2007

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1 é EtherCAT Paramétrage, mise en service et diagnostics. VERSION : 1.0 / JYL DATE : 22 juin 2007

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3 1. Introduction à EtherCAT : 4 2. Installation : EtherCAT et TwinCAT : Scan d une configuration : Paramétrage : Sync Units : Assignation des Sync Units : Exemple : Adressage : Diagnostics : Working Counter : Info Data : 21 Page 3 Paramétrage EtherCAT

4 1. Introduction à EtherCAT : Le protocole EtherCAT est optimisé pour le transfert de données process directement dans la trame Ethernet. La trame comporte plusieurs sous télégrammes, chacun desservant une zone mémoire particulière de l image process. L organisation de ces données dans la trame est indépendante de l ordre des différents esclaves du réseau. Les différents esclaves EtherCAT lisent les données qui leur sont adressées lors du passage de la trame. Dans le même temps les données des esclaves y sont également insérées. Les trames sont seulement retardées de quelques nanosecondes. 2. Installation : 2.1 EtherCAT et TwinCAT : Pour pouvoir accéder au réseau EtherCAT, une interface maître EtherCAT doit être installée dans la configuration matérielle à l aide de TwinCAT System Manager. L interface EtherCAT Direct Mode est un système Ethernet temps Réel qui supporte uniquement le protocole EtherCAT. Installation : La carte d interface réseau (NIC) de type Intel 8255x doit être branchée, détectée et automatiquement installée par Windows XP / Le driver doit ensuite être modifié. Paramétrage EtherCAT Page 4

5 Une liste des différentes interfaces réseau disponibles apparait alors : Page 5 Paramétrage EtherCAT

6 - Installed and ready to use devices : liste des périphériques Ethernet compatibles installés et prêts à être utilisés. - Compatibles devices : liste des périphériques compatibles dont le driver n a pas été installé, dans ce cas sélectionner le périphérique souhaité et activer la commande "Install". - Incompatible devices : liste des périphériques incompatibles, se référer alors à la liste des périphériques compatibles. - Disabled Devices : liste des périphériques désactivés. 2.2 Scan d une configuration : L interface EtherCAT (Direct Mode) est vue par le système lors d un scan uniquement si des esclaves EtherCAT sont raccordés au réseau. Dans le cas contraire l interface RT-Ethernet est proposée. Pour changer le type d interface et passer de RT Ethernet à EtherCAT, utiliser la commande suivante : Paramétrage EtherCAT Page 6

7 L interface EtherCAT est alors disponible dans la configuration matérielle : Le menu Adaptateur résume les différentes propriétés du système et permet d identifier l interface réseau utilisé : Dans le cas d utilisation de plusieurs interfaces réseau, attention à bien distinguer les adresses IP des différents contrôleurs ethernet! Page 7 Paramétrage EtherCAT

8 NetId : Identifiant du maître EtherCAT. Ce NetId permet d identifier le maître EtherCAT lors d une communication de type ADS. Réglages avancés : accès aux réglages additionnels du maître. Exporter fichier de configuration : créé un fichier de configuration xml du maître EtherCAT. Ce fichier décrit les différentes trames envoyées par le maître durant les différentes phases de transition du réseau EtherCAT. Assignation Sync Unit : affectation des différents Sync Units, se reporter au paragraphe 3 pour plus d informations. Topologie : un schéma de la topologie actuelle est alors affiché. Liste des différentes commandes envoyées par le maître EtherCAT : Paramétrage EtherCAT Page 8

9 Colonne Description Frame Cmd Addr Len WC Sync Unit Trame cyclique contenant les commandes EtherCAT. Une trame EtherCAT peut contenir une ou plusieurs commandes. Type de commande. Adresse à laquelle la commande s applique Longueur des données utiles. Working Counter attendu. Chaque esclave EtherCAT adressé par une commande incrémente son Working Counter. Sync Unit auquel appartiennent les commandes EtherCAT. Cycle Temps de cycle dans lequel la trame est envoyée. Time(ms) Menu En Ligne : Actual State : état actuel du maître ETherCAT Send Frames : nombre de trames envoyées par le maître Page 9 Paramétrage EtherCAT

10 Frames/sec : nombre de trames envoyées par seconde Lost frames : nombre de trames perdues Init : état init requis du maître Pre Op : état Pre Op requis Safe Op : état Safe Op requis Op : état OP Clear CRC : effacement du compteur CRC des esclaves EtherCAT Clear Frames : reset du compteur des trames émises. Colonne No Addr Name State CRC Description Position physique du système Adresse EtherCAT fixe de l esclave Nom du périphérique EtherCAT Etat de l esclave EtherCAT. L état peut prendre les valeurs INIT, PRE-OP, SAFE-OP, ou OP. Si l esclave ne peut pas être trouvé par le maître ou si l esclave ne peut changer d état, alors l état ERR + le dernier état valide connu apparaît. Compteur CRC de l esclave EtherCAT. Si un esclave est sélectionné dans la liste, les compteurs CRC des ports A, B et C (si utilisé) sont listés entre parenthèses. Il est également possible de modifier l état d un esclave sur le réseau, en le sélectionnant et par click droit accéder au menu contextuel suivant : Paramétrage EtherCAT Page 10

11 3. Paramétrage : 3.1 Sync Units : Un Sync unit définit un ensemble de données process qui doivent être échangées de façon synchrone et consistante entre le maître et un ou plusieurs esclaves EtherCAT. Pour chaque Sync unit, une commande EtherCAT séparée synchrone au cycle est envoyée aux esclaves EtherCAT afin d échanger les données. Chaque Sync unit possède une entrée de diagnostic, permettant de vérifier la consistance des données (WcState). Les Sync units sont utiles dans le cas d applications où des parties de machine doivent être maintenues en fonctionnement alors que d autres sont non opérationnelles ou désactivées. 3.2 Assignation des Sync Units : Dans l exemple ci-dessus, la commande EtherCAT relative au contrôle du variateur AX2000-B110 est assignée au Sync Unit numéro 0. Il est possible pour un groupe d esclaves EtherCAT de créer différents Sync units affectés chacun à des cycles différents. Page 11 Paramétrage EtherCAT

12 3.3 Exemple : Affectation de différents Sync units à différents groupes de un ou plusieurs esclaves EtherCAT, par exemple pour définir une partie de machine disponible en option ou pour affecter un temps de cycle différent à certains esclaves EtherCAT. Le champ Sync Unit Name est librement éditable. Les esclaves EL1002 et EL1004 ont été ici affectés au sync unit 0 ou groupe1. Paramétrage EtherCAT Page 12

13 La commande EtherCAT (LRD : Logical Read) relative aux esclaves EL1002 et EL1004 du groupe apparaît désormais comme appartenant au Sync unit 0 ou groupe1. Cette commande regroupe la requête de lecture des données process et d état des bornes EL1002 et EL1004 : Page 13 Paramétrage EtherCAT

14 Le nombre maximum de Sync Units est par défaut limité à 4. Cependant il est possible de modifier cette valeur à l aide de la page de propriétés suivante : Paramétrage EtherCAT Page 14

15 3.4 Adressage : Les adresses sont fixées automatiquement par le maître durant la phase de démarrage. Pour modifier la valeur par défaut, il convient d activer la fonction suivante : L identifiant AMS ou AMS Net Id permettant d atteindre les différents esclaves depuis le programme PLC est identique à celui du maître. Une seule et unique connexion est alors nécessaire pour accéder aux différentes stations du réseau. Le numéro de port est identique à l adresse EtherCAT. Exemple : changement de la vitesse de transmission sur une borne série depuis le programme PLC. Page 15 Paramétrage EtherCAT

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17 4. Diagnostics : 4.1 Working Counter : Le working counter est un compteur 16 bits des différentes commandes EtherCAT. Ce compteur est incrémenté par chaque esclave EtherCAT ayant interprété correctement une commande. Le maître EtherCAT va comparer le Working counter reçu en fonction de celui calculé. Dans le cas où les valeurs sont identiques, le maître considère que les commandes ont été envoyées avec succés. Page 17 Paramétrage EtherCAT

18 Pour chaque trame, le maître EtherCAT possède une entrée de diagnostic FrmXWcState, ce paramètre retransmet la valeur des working counter des différentes commandes de la trame. Paramétrage EtherCAT Page 18

19 Exemple : Frm0WcState reprend l état des différentes commandes de la trame EtherCAT 0. Si la borne esclave n 2 (EL2004) retourne un Workin g Counter incorrect, le bit 0 de la variable FrmWc0State va être activé. Par conséquent les données reçues vont être considérées comme non valides et ne seront pas copiées dans la zone d entrées. Si la seconde commande EtherCAT retourne un working counter correct les données reçues seront traitées normalement. Page 19 Paramétrage EtherCAT

20 Remarque : l info FrmWcxState permet de connaître l état des différentes commandes EtherCAT d une trame cependant elle ne permet pas d identifier avec précision la borne retournant un Working counter incorrect. Pour connaître avec précision la borne responsable du Working counter incorrect il est nécessaire de consulter d autres infos InfoDataState. Paramétrage EtherCAT Page 20

21 4.2 Info Data : La structure InfoData comprend différents éléments en fonction du type d esclave EtherCAT raccordé. Cependant il existe un élément commun aux différentes structures : Page 21 Paramétrage EtherCAT

22 L élémént State comprend des informations sur l état de la communication EtherCAT de l esclave ainsi qu un état du lien. La valeur est transmise sur 2 octets. Les 4 premiers bits (0 à 3) renseignent l état de l esclave EtherCAT, en mode de fonctionnement standard l esclave doit être en mode OP. Les bits 4 à 7 renseignent un éventuel état d erreur de l esclave. Paramétrage EtherCAT Page 22

23 Les 8 derniers bits renseignent l état de la connexion : Suivant la nature de l esclave EtherCAT, différents ports de communication sont disponibles. Chaque port est repéré par une lettre, ce qui rend la localisation du défaut plus aisée : Page 23 Paramétrage EtherCAT

24 Exemple : 2 variateurs AX2000-B110 sont connectés sur un même réseau EtherCAT. La variable State du premier esclave a la valeur 0x0008, ce qui signifie que l esclave est en mode opérationnel et échange des données avec le maître EtherCAT. Paramétrage EtherCAT Page 24

25 Etudions le cas d une coupure de réseau entre les 2 variateurs : La varaible State de la structure InfoData du premier esclave EtherCAT indique alors un défaut : 0 x Communication Port B Lien manquant Pas d erreur Etat OP (OP_LNK_MIS_B) Page 25 Paramétrage EtherCAT

26 BECKHOFF AUTOMATION Sarl Immeuble "Le Montréal" ZA de Courtaboeuf 19 bis, Avenue du Québec COURTABOEUF Cedex Tél : Fax : info@beckhoff.fr Paramétrage EtherCAT Page 26