EC-Win - Windows EtherCAT Echtzeitplattform

Mit EC-Win steht Kunden eine professionelle Windows-basierte frei programmierbare Real-Time EtherCAT-Plattform zur Verfügung. Diese ermöglicht es, unter Windows sehr schnelle, echtzeitfähige Lösungen auf Basis der EtherCAT Technologie zu realisieren. Dies sind beispielsweise Motion-, SPS-Steuerungs- oder Messtechnikanwendungen mit Taktraten bis zu 20 kHz. Zentrale Bestandteile sind die schnelle und robuste Echtzeiterweiterung und der leistungsfähige EC-Master Stack, der optimal auf die darunterliegende Windows Hypervisor- bzw. Echtzeit-Plattform angepasst ist.

EC-Win - Windows EtherCAT Echtzeitplattform

Somit erhält man eine optimal aufeinander abgestimmte Echtzeitlösung für EtherCAT; zu einem attraktiven Preis und aus einer Hand.
Als Hardware-Plattform werden bevorzugt Multicore-Systeme eingesetzt. Windows läuft hierbei auf eigenen CPU-Cores getrennt von den CPU-Cores, auf welchen der EtherCAT-Master und die Echtzeitanwendung abläuft. Eine schnelle Anschaltung von Intel- oder Realtek-Netzwerkcontrollern garantiert höchste Performance.
Integriert in EC-Win ist die Synchronisation der Steuerung mit den EtherCAT Slaves mittels Distributed Clocks. Abgerundet wird das Produkt mit dem EC-Engineer, dem EtherCAT Konfigurations, Diagnose- und Monitoring-Tool. Mit Microsoft Visual Studio steht eine leistungsfähige Entwicklungs- und Debug-Umgebung sowohl für den Windows als auch den Real-Time/EtherCAT Part zur Verfügung.
Durch den Einsatz von EC-Win ergibt sich für Kunden die Möglichkeit, auf teure Einsteckkarten bzw. dem Einsatz einer zusätzlichen Windows Echtzeit-Erweiterung zu verzichten.

 

Windows Architektur ohne Echtzeit

Wenn EtherCAT nativ unter Windows ausgeführt wird, sind die Steuerungs-Anwendung, der Master-Stack und die Schnittstelle zum EtherCAT-Netzwerk über die Ethernet-Netzwerkkarte vollständig auf Windows Funktionalität angewiesen. Obwohl die durchschnittliche Echtzeitperformance unter Windows für die meisten Anwendungen ausreichend wäre, kann die kürzeste im besten Fall erreichbare Zykluszeit für EtherCAT nicht schneller als 1 Millisekunde eingestellt werden. Dies ist zwar für viele Anwendungen ausreichend, aber aufgrund des Fehlens eines deterministischen Echtzeitverhaltens ist ein ausschließlich auf Windows basierendes Design für fast alle Anwendungen nicht praktikabel. In der Praxis treten je nach Windows-Auslastung Jitter von 50 Millisekunden oder mehr auf.

Windows Echtzeit-Architektur

Die zugrunde liegende Echtzeitlösung macht Windows selbst nicht zu einem Echtzeitbetriebssystem (RTOS). Bestehende Windows-Anwendungen verhalten sich daher nicht automatisch wie Echtzeitanwendungen, wenn eine Windows-Echtzeiterweiterung implementiert wird. Die acontis Echtzeit-Lösung für Windows verwendet einen Ansatz der die Echtzeitanwendungen und den Nicht-Echtzeit-Windows-Teil stärker voneinander isoliert als herkömmliche Windows Echtzeiterweiterungen. Anstatt eine proprietäre Echtzeitlösung zu verwenden, wird ein auf harte Echtzeit optimierter schlanker Linux-Kernel unter Verwendung eines Echtzeit-Hypervisors eingesetzt. Dieser Hypervisor ist der Schlüssel und gewährleistet eine viel bessere Isolierung von Windows als dies traditionelle Echtzeit-Erweiterungen bieten.
Mehr Informationen über die Besonderheiten der Acontis-Lösung finden Sie hier oder hier.

Der EC-Win System Manager

  • Windows Management Konsole für EC-Win
  • EtherCAT kompatible Hardware der Echtzeitumgebung zuweisen
  • Optional zusätzliche Hardware der Echtzeitumgebung zuweisen
  • Echtzeitanalyse und Optimierung
  • GUI-basierte CPU-Zuordnung und Speicherkonfiguration für Windows und Echtzeitumgebung

EC-Win - System Manager

Echtzeit Plattform

  • Vollständig von Windows unabhängige und isolierte Echtzeiterweiterung. Schutz gegen Windows Ausfall (Blue Screen).
  • Programmierung der Echtzeit mit Standard POSIX Funktionen (preemptives Multitasking, Threads, Events, Semaphoren, Mutexes, ...)
  • Hochauflösender schneller Systemtimer (Auflösung unter 10 Nanosekunden), Interruptfrequenz bis zu 20 kHz realisierbar
  • Verwendung mehrerer CPU Cores sowohl von Windows oder in der Echtzeit möglich (Symmetric Multiprocessing, SMP)
  • Virtuelle TCP/IP Netzwerkverbindung zwischen Windows und der Echtzeit
  • Nutzung sämtlicher Diagnose-Features des EtherCAT Master Stack über das virtuelle Netzwerk
  • Bequemes Debugging mit Microsoft Visual Studio, auch remote via Ethernet

EtherCAT Master Konfiguration und Diagnose

  • Konfigurationsdateien im standardisierten ENI Format (EtherCAT Network Information) werden unterstützt, alle dazu kompatible EtherCAT Konfiguratoren können verwendet werden.
  • Bus-Konfiguration und Diagnose optimal auf die Windows Echtzeiterweiterung abgestimmt und im System Manager integriert.
  • Optional: ET9000 Plug-In zur direkten Kommunikation via TCP/IP mit dem EtherCAT Master Stack (z.B. für Konfiguration von EtherCAT Safety Klemmen)

EtherCAT Master Konfiguration und Diagnose

  • Konfigurationsdateien im standardisierten ENI Format (EtherCAT Network Information) werden unterstützt, alle dazu kompatible EtherCAT Konfiguratoren können verwendet werden.
  • Bus-Konfiguration und Diagnose mittels des acontis EC-Engineer Tools optimal auf die Windows Echtzeiterweiterung abgestimmt und integriert.
  • Optional: ET9000 Plug-In zur direkten Kommunikation via TCP/IP mit dem EtherCAT Master Stack (z.B. für Konfiguration von EtherCAT Safety Klemmen)

EtherCAT Master Laufzeit

  • EC-Master EtherCAT Master Stack SDK mit Class A Funktionalität
  • Schnelle Treiber für Intel und Realtek Netzwerkcontroller. Diese Treiber benötigen keinen Interrupt, was einerseits hervorragendes Echtzeitverhalten und andererseits einen konfliktfreien Betrieb parallel zu Windows gewährleistet.
  • Standard Mailboxprotokolle: CoE - CanOpen over EtherCAT, SoE - Servo Profile over EtherCAT, AoE - ADS over EtherCAT, VoE - Vendor over EtherCAT
  • Distributed Clocks mit Laufzeitmessung und -kompensation, Abgleiche der lokalen Clock mit der Referenz Clock, fortlaufende Driftkompensation
  • Slave to Slave Kommunikation mittels des Masters
  • Bus-Scan mit Topologie-Erkennung und -Auswertung
  • EEPROM Programmierung (Schreiben und Lesen)
  • Umfangreiche und praxiserprobte Diagnose
  • EC-Master Feature Pack "Distributed Clocks Master Synchronisation". Das Timing des PC (Timer Interrupt) wird mit den EtherCAT Distributed Clocks synchronisiert. Diese Synchronisation ist integrierter Bestandteil der Echtzeitplattform von EC-Win und zwingend erforderlich für viele EtherCAT Motion Anwendungen.
  • Optional: weitere EC-Master Stack Feature Packs sind verfügbar

 

EC-Win - Architektur

Neue Features

Weitere Information

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