Einführung in die EtherCAT Technologie und das EtherCAT Protokoll
1 Was ist EtherCAT?
EtherCAT® (Ethernet for Control Automation Technology) ist eine leistungsstarke Ethernet-Feldbustechnologie, die eine zuverlässige, effiziente und kostengünstige Kommunikationslösung für eine Vielzahl von industriellen Automatisierungsanwendungen bietet. Ursprünglich als offene Technologie von Beckhoff Automation im Jahr 2003 entwickelt und später in eine unabhängige Organisation, die EtherCAT Technology Group, überführt, ist EtherCAT inzwischen eines der am weitesten verbreiteten industriellen Ethernet-Protokolle der Welt mit über 6.000 Mitgliedsunternehmen geworden.
EtherCAT basiert auf dem IEEE-802.3-Ethernet-Standard und verwendet eine Master/Slave-Architektur, um die Kommunikation zwischen Geräten im selben Netzwerk zu ermöglichen. Das Master-Gerät fungiert als Controller, der Befehle an die Slave-Geräte sendet und Daten von diesen zurückerhält. Neben der Master-to-Slave-Kommunikation unterstützt EtherCAT auch die Master-to-Master- und die Slave-to-Slave-Kommunikation. EtherCAT unterstützt viele verschiedene Gerätetypen, wie z. B. Sensoren, verteilte E/A, Aktoren, Motoren und andere Steuerungen.
EtherCAT ist eine sehr kosteneffektive Option. Da es sich bei EtherCAT um eine offene und standardisierte Technologie handelt, ist der Markt reich an leicht verfügbaren und preisgünstigen Standard-EtherCAT-Hardwareprodukten und Softwarelösungen von Tausenden von verschiedenen Herstellern. Im Vergleich zu anderen Feldbustechnologien, die notorisch lange Vorlaufzeiten und begrenzte, teure Hardwareoptionen haben, hat sich EtherCAT als eine beliebte, kostengünstige Wahl herausgestellt. Darüber hinaus kann EtherCAT dank seiner Zuverlässigkeit und der Möglichkeit, die Hardware auszutauschen, die Kosten im Hinblick auf Wartung und Ausfallzeiten reduzieren.
Einer der Hauptvorteile von EtherCAT ist die hohe Geschwindigkeit und die geringe Latenzzeit der Kommunikation. Die einzigartige Methode der Frame (Rahmen)-Verarbeitung und Datenübertragung von EtherCAT ermöglicht eine extrem hohe Bandbreitennutzung, die von anderen Feldbustechnologien nicht erreicht werden kann. Das Topologiedesign macht die Zykluszeiten deterministisch und erlaubt es EtherCAT, für harte Echtzeitanforderungen geeignet zu sein. Zusätzlich unterstützt EtherCAT Distributed Clocks (DC), die eine sehr präzise Synchronisation auf Nanosekunden-Ebene im gesamten Netzwerk ermöglichen.
Die Flexibilität, außergewöhnliche Leistung und Zuverlässigkeit von EtherCAT machen es zu einer klaren Wahl für Hochgeschwindigkeits- und sicherheitskritische Anwendungen, wie z. B. medizinische Robotik, Test- und Messgeräte, Werkzeugmaschinen und Fabrikautomation.
2 Die Grundlagen des EtherCAT-Protokolls
2.1 Rahmenstruktur
Wie bei der Standard-Ethernet-Kommunikation werden auch bei EtherCAT Ethernet-Frames verwendet, um Daten im Netzwerk zu übertragen. EtherCAT-Frames basieren auf dem IEEE-802.3-Ethernet-Standard; sie sind jedoch in einer speziellen Art und Weise strukturiert, die sie für eine erhöhte Bandbreite und kurze zyklische Prozessdaten optimiert. EtherCAT-Frames eliminieren auch umfangreichere Protokollstacks wie UDP/IP oder TCP/IP, was bedeutet, dass EtherCAT kein IP-basiertes Protokoll ist, sondern eher einem Layer-2- oder Data-Link-Layer-Protokoll ähnelt.
Der EtherCAT-Frame oder das EtherCAT-Telegramm besteht aus einem Ethernet-Header, gefolgt von den EtherCAT-Daten und wird durch eine Rahmenprüfsequenz (FCS) abgeschlossen. Das EtherCAT-Protokoll wird durch die Kennung 0x88A4 im EtherType-Feld des Ethernet-Headers identifiziert. Wireshark enthält einen Dissektor zur grafischen Analyse von EtherCAT-Frames.
Die EtherCAT-Daten enthalten einen EtherCAT-spezifischen Header, gefolgt von den EtherCAT-Datagrammen. Der EtherCAT-Header spezifiziert die Gesamtlänge und den Typ der nachfolgenden EtherCAT-Datagramme. Nach dem EtherCAT-Header folgt das EtherCAT-Datagramm, das die eigentlichen Daten enthält, die im Netzwerk gelesen oder geschrieben werden sollen. Zu diesen Daten gehören Adressangaben, der Kommandotyp (d. h. Lesen, Schreiben oder Lesen-Schreiben), den der Master ausführen möchte, und die zyklischen Prozessdaten (PDOs). Ein einzelner EtherCAT-Frame kann bis zu 1.498 Bytes enthalten.
Wenn mehr als 1.498 Bytes benötigt werden, sendet der Master mehrere Datenframes, wobei jeder Frame Kennungen enthält, die signalisieren, ob die Geräte im Netzwerk nach dem aktuellen Frame einen weiteren Frame erwarten sollten.
Der EtherCAT-Master ist dafür verantwortlich, die EtherCAT-Frames zusammenzustellen und sie durch das Netzwerk zu senden. Jeder Frame, der vom Master gesendet wird, durchläuft jeden Knoten im Netzwerk (logischer Ring). Dank der flexiblen Topologieoptionen sind keine Netzwerk-Switches oder -Router erforderlich, wodurch Zeitverzögerungen und Hardwarekosten weiter reduziert werden.
2.2 Funktionsprinzip
Neben der Rahmenstruktur unterscheidet sich EtherCAT auch durch seine einzigartige Methode des Datenaustauschs im Netzwerk. Bei vielen anderen Ethernet-basierten Protokollen muss bei jedem Zyklus ein separater Rahmen an jeden Knoten im Netzwerk gesendet werden - und erfordert eine Antwort von jedem Knoten im Netzwerk, was zu einem hohen Netzwerkverkehr und längeren Zykluszeiten führt. Da jeder Rahmen nur Daten für einen Knoten enthält, ist die Bandbreitennutzung normalerweise sehr gering und ineffizient.
EtherCAT verwendet eine "on the fly"-Verarbeitung, die es ermöglicht, nur einen Rahmen an alle Knoten zu senden. Der EtherCAT-Master-Controller stellt die Rahmen zusammen und sendet sie aus. In jedem Zyklus durchläuft der Rahmen das Netzwerk und passiert jeden Knoten, bevor er zum Master zurückkehrt. Die Rahmen enthalten Informationen für die Slave-Knoten, einschließlich der Adressierung, des EtherCAT-Kommandotyps (Lesen, Schreiben oder Lesen-Schreiben) und der eigentlichen Prozessdaten. Während jeder Rahmen das Netzwerk durchläuft, sucht und extrahiert jedes Gerät die Daten, die an es adressiert sind, und fügt neue Daten zurück in den Rahmen ein, während er sich bewegt. Wenn der Rahmen den letzten Knoten im Netzwerk erreicht, wird der Rahmen unter Verwendung der Vollduplex-Fähigkeit von Ethernet an das Master-Gerät zurückgeschickt.
Die on-the-fly-Verarbeitung von EtherCAT bietet viele Leistungs- und Kostenvorteile. Obwohl z. B. bei sehr großen Netzwerken mehrere Rahmen verwendet werden können, reicht in der Regel ein einziger Rahmen aus, um Daten an alle Teilnehmer zu senden und von ihnen zu empfangen. Außerdem ist nur der EtherCAT-Master berechtigt, neue Rahmen zu senden. Alle anderen Geräte im Netzwerk empfangen lediglich den Rahmen, verarbeiten ihn und leiten ihn weiter. Dies eliminiert unerwartete Verzögerungen und macht EtherCAT für Echtzeitanwendungen geeignet.
2.3 Topologie
Die EtherCAT-Technologie bietet flexible Optionen für die Netzwerktopologie, was sie zu einer guten Wahl für große und komplexe Netzwerke macht. EtherCAT-Netzwerke bestehen aus einem Master-Gerät, das das Netzwerk steuert, und nachfolgenden Slave-Geräten. Die Slave-Geräte haben typischerweise zwei oder mehr Ports, über die sie miteinander verbunden werden können. Zu den möglichen Netzwerktopologien gehören Linie, Baum, Stern - oder jede Kombination davon. Da EtherCAT im Vollduplex-Modus arbeitet - unter Ausnutzung des Leitungspaares in bidirektionalen Ethernet-Kabeln - kann jede Topologie eine logische Ringstruktur aufrechterhalten, was bedeutet, dass der Rahmen immer zum Master-Gerät zurückkehren kann, sobald er ausgesendet wurde. Durch diese Flexibilität entfällt auch die Notwendigkeit von Netzwerk-Switches.
EtherCAT unterstützt auch fortschrittliche Topologie-Funktionen wie Hot Connect und Hot Swap, d. h. Geräte können geändert, hinzugefügt oder aus dem Netzwerk entfernt werden, während sie im Betriebszustand bleiben. EtherCAT unterstützt auch mehrere Redundanzoptionen, einschließlich Kabelredundanz und Master-Redundanz, die einen zusätzlichen Schutz gegen Leitungsunterbrechungen und Geräteausfälle bieten und so Ausfallzeiten und Wartungskosten weiter reduzieren.
2.4 Prozessdaten
In jedem Zyklus stellt der EtherCAT-Master Daten in einem Rahmen zusammen und sendet sie an die Knoten im Netzwerk. Die Knoten lesen die an sie adressierten Daten und schreiben neue Rückdaten in den Rahmen, während dieser sich stromabwärts bewegt. Sobald der Rahmen das Ende des Netzwerks erreicht und zum Master zurückkehrt, liest der Master die neuen Daten und erstellt den nächsten Rahmen. Diese zwischen dem Master und den Slaves ausgetauschten Daten werden als zyklische Prozessdaten bezeichnet.
Die Slave-Geräte sind mit Hilfe ihrer Fieldbus Memory Management Units (FMMU) dafür verantwortlich, ihre Daten an der richtigen Stelle im Rahmen zu lesen und zu schreiben. Dies wird als Datenmapping bezeichnet und ist wichtig, um sicherzustellen, dass das EtherCAT-Master-Gerät jeden Zyklus ein vollständig sortiertes Prozessabbild erhält. Die zyklischen Prozessdaten können durch Aktivierung von optionalen Prozessdatenobjekten projektspezifisch zusammengestellt werden. Diese Art der Organisation der Prozessdaten ermöglicht die schnelle und zuverlässige Performance von EtherCAT.
Verschiedene Slave-Gerätetypen können unterschiedliche Hardware- und Prozessdaten-Layout-Optionen haben. So haben einfache Geräte, wie z. B. digitale E/A, eine feste Hardware und ein festes Prozessdatenlayout. Komplexe Geräte, wie z. B. Antriebe, haben eine feste Hardware und ein variables Prozessdatenlayout. Darüber hinaus haben modulare Geräte, wie z. B. Buskoppler oder Gateways, eine variable Hardware und ein variables Prozessdatenlayout.
2.5 Kommunikationsprofile und Mailboxprotokolle
Neben den zyklischen Prozessdaten unterstützt EtherCAT auch die azyklische Kommunikation mit verschiedenen Mailboxprotokollen. Diese EtherCAT-Kommunikationsprofile wurden eingeführt, um eine größere Vielfalt von Feldgeräten und Anwendungsschichten zu unterstützen. Gemäß der EtherCAT-Spezifikation müssen Slave-Geräte nicht alle Kommunikationsprofile unterstützen; stattdessen können sie das Profil oder die Profile unterstützen, die für ihren Anwendungsfall am besten geeignet und relevant sind. Im Gegensatz zu zyklischen Prozessdaten ist bei Datenübertragungen über das Mailbox-Protokoll außerdem nicht garantiert, dass sie in Echtzeit übertragen werden.
2.5.1 CAN Application Protocol over EtherCAT (CoE)
CANopen® ist ein beliebtes Kommunikationsprotokoll für eingebettete Systeme, das häufig in Automatisierungsanwendungen eingesetzt wird. Das als CoE bekannte EtherCAT-Kommunikationsprofil ermöglicht die Implementierung des CAN Application Protocol über ein EtherCAT-Netzwerk. Dies beinhaltet die Unterstützung des CANopen-Objektverzeichnisses, das Mapping von Prozessdatenobjekten (PDOs), CoE-Notfallfehlermeldungen, Diagnose und Servicedatenobjekten (SDOs). Darüber hinaus können viele standardisierte CANopen-Profile, wie z. B. das CiA 402-Profil für Antriebe und das CiA 406-Profil für Encoder, für die EtherCAT-Kommunikation wiederverwendet werden. CoE wird häufig eingesetzt, wenn projektspezifische Parameter entsprechend der Netzwerkkonfiguration beim Start an das Slave-Gerät gesendet werden. Die Parameter der Slave-Geräte können über CoE auch im Betriebszustand des Netzwerks eingesehen und geändert werden.
2.5.2 Ethernet over EtherCAT (EoE)
Ein weiteres leistungsfähiges Kommunikationsprofil ist Ethernet over EtherCAT. Mit EoE kann der Ethernet-Datenverkehr innerhalb eines EtherCAT-Netzwerks übertragen werden. Im EtherCAT-Segment können Switchport-Geräte eingesetzt werden, um Ethernet-Geräte wie Computer und Router anzuschließen. Das Switchport-Gerät ist für das Einfügen der TCP/IP-Fragmente in den EtherCAT-Verkehr verantwortlich. EoE wird üblicherweise verwendet, um auf den Webserver eines Slave-Gerätes für die Gerätekonfiguration und Diagnose zuzugreifen. Auf diese Weise erscheinen die Geräte so, als ob sie direkt an ein lokales Netzwerk ohne EtherCAT angeschlossen wären.
2.5.3 File Access über EtherCAT (FoE)
File Access over EtherCAT, oder FoE, ist ein weiteres beliebtes Mailbox Protokoll welches in der EtherCAT Kommunikation benutzt wird. FoE wird typischerweise für Firmwareupdates im EtherCAT Netzwerk verwendet.
2.6 Synchronisation (Sync-Manager und verteilte Uhren (Distributed Clocks (DC)))
Die Synchronisation in der EtherCAT-Kommunikation ermöglicht eine Echtzeit-Performance und ermöglicht präzise und koordinierte Prozesse, wie sie in komplexen und kritischen Anwendungen üblich sind. Die Synchronisation garantiert, dass alle Teilnehmer im EtherCAT-Netzwerk mit der gleichen Zeitbasis arbeiten. So ist es z. B. bei High-Speed-Motion-Control-Anwendungen entscheidend, dass alle Motorantriebe die Befehle exakt zur gleichen Zeit empfangen und senden, um sicherzustellen, dass die Bewegungen schnell und präzise ausgeführt werden.
Der präziseste EtherCAT-Synchronisationsmechanismus basiert auf DC, und die Kalibrierung der Uhren zwischen den Knoten im Netzwerk basiert auf Hardware. EtherCAT verwendet eine Referenzuhr, typischerweise vom ersten DC-Slave im Netzwerk. Die Zeit von diesem Referenztakt wird über alle Knoten im Netzwerk verteilt, und der daraus resultierende Jitter beträgt weniger als eine Mikrosekunde. Um die verschiedenen Taktabweichungen aufgrund von Geschwindigkeitsunterschieden zwischen den einzelnen Uhren im Netz auszugleichen, stellen sich die Geräte regelmäßig auf den Referenztakt ein. Da alle Knoten mit demselben Referenztakt arbeiten, können die Prozessdaten und Ausgangssignale mit Hilfe eines periodischen Triggers, der durch den präzisen lokalen Takt gesteuert wird, gleichzeitig über das gesamte Netzwerk übertragen werden.
3 EtherCAT-Implementierung
3.1 Systemarchitektur
Die Systemarchitektur einer EtherCAT-Implementierung kann in drei Hauptkomponenten aufgeteilt werden: Konfigurationsdateien, der EtherCAT-Master und die EtherCAT-Slave-Geräte. EtherCAT-Konfigurationsdateien werden vom Master verwendet, um ein EtherCAT-Netzwerk zu konfigurieren und zu initialisieren. Die Konfigurationsdateien enthalten detaillierte Informationen über die Slave-Konfiguration und die Netzwerktopologie. Das Master-Gerät, auch EtherCAT-Master genannt, ist für die Verwaltung des EtherCAT-Netzwerks, den Datenaustausch mit den Slave-Geräten und die Anbindung an externe Anwendungen verantwortlich. Die Slave-Geräte, die so genannten EtherCAT-Slaves, sind typischerweise Sensoren, Antriebe, Aktoren und einfache digitale/analoge E/A, die bestimmte Aufgaben im Automatisierungssystem übernehmen.
3.2 EtherCAT-Slave-Informationen (ESI)
Eine ESI-Datei oder "EtherCAT Slave Information"-Datei ist eine Art von Konfigurationsdatei, die in EtherCAT-Systemen verwendet wird, um die Funktionalität und die Konfigurationseinstellungen von EtherCAT-Slave-Geräten zu beschreiben. ESI-Dateien, die auf XML basieren, werden vom Hersteller oder Anbieter des Slave-Geräts zur Verfügung gestellt und enthalten Informationen, die der Master zur Konfiguration und Kommunikation mit dem Slave-Gerät benötigt. Die ESI-Datei enthält detaillierte Informationen über den EtherCAT-Slave, einschließlich seines Gerätetyps, der unterstützten Mailbox-Protokolle, der Synchronisationseinstellungen und der Zuordnung seiner Eingangs- und Ausgangsprozessdaten (PDO). Das Slave-Gerät kann Servicedatenobjekte (SDOs) enthalten und listet diese in einem Objektverzeichnis. Bei Einbindung des Objektverzeichnisses enthält die ESI-Datei dann die vollständige Liste der Objekte.
3.3 EtherCAT-Netzwerkinformationen (ENI)
Eine ENI-Datei oder "EtherCAT Network Information"-Datei ist ein Typ einer standardisierten Konfigurationsdatei, die in EtherCAT-Systemen verwendet wird, um die Netzwerktopologie, die Positionierung der Slaves im Netzwerk und die Prozessdatenstrukturen aller EtherCAT-Slaves zu definieren. Die ENI-Datei wird typischerweise mit einem EtherCAT-Konfigurationswerkzeug erstellt, das die Netzwerktopologie definiert hat (entweder durch Scannen des Netzwerks nach EtherCAT-Slave-Geräten oder durch manuelles Hinzufügen von Slave-Geräten) und die Informationen aus den bereitgestellten ESI-Dateien von jedem Slave-Gerät analysiert. Die ENI-Datei wird vom EtherCAT-Master verwendet, um das Netzwerk zu konfigurieren und zu initialisieren, und sie enthält alle notwendigen Informationen, damit der Master mit jedem Gerät im Netzwerk kommunizieren kann.
3.4 Master
Ein EtherCAT-Master ist ein Gerät, das ein EtherCAT-Netzwerk verwaltet und steuert. Dabei handelt es sich typischerweise um einen PC oder einen eingebetteten Mikroprozessor, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen Motion-Controller, der für die Kommunikation mit den EtherCAT-Slaves, d. h. den an das Netzwerk angeschlossenen Geräten, und deren Steuerung verantwortlich ist. Der EtherCAT-Master fungiert als Steuerungspunkt für das Netzwerk und ist für die Verwaltung der Kommunikation zwischen den Slaves, die Ausgabe von Befehlen an die Slaves und den Empfang von Daten von den Slaves zuständig.
Der Master ist auch für die Verwaltung der Netzwerkuhr und die Synchronisierung im gesamten Netzwerk sowie für Fehlerbehandlungsmechanismen wie Watchdog-Timer und automatische Wiederholungsversuche verantwortlich. Außerdem verwendet er die Informationen aus den ENI- und ESI-Dateien, um das Netzwerk zu konfigurieren und die Netzwerktopologie und die Fähigkeiten der Slaves zu verstehen.
3.5 Slave
Ein EtherCAT-Slave ist ein Gerät, das an ein EtherCAT-Netzwerk angeschlossen ist und von einem EtherCAT-Master gesteuert wird. Diese Geräte sind typischerweise Sensoren, Antriebe, Aktoren oder andere Arten von Automatisierungsgeräten, die bestimmte Aufgaben im Automatisierungssystem übernehmen. Um die einzigartige on-the-fly-Frame-Verarbeitung von EtherCAT zu ermöglichen, benötigen EtherCAT-Slave-Geräte einen EtherCAT Slave Controller (ESC). Der ESC kann ein dedizierter Chip wie ein ASIC sein, als IP-Core in einem FPGA implementiert oder sogar direkt in den Prozessor integriert werden. ESCs können manuell entwickelt werden, sind aber auch von vielen verschiedenen Herstellern als Standardprodukte erhältlich.
EtherCAT-Slaves kommunizieren mit dem Master, indem sie Daten aus den vom Master gesendeten EtherCAT-frame lesen und in diese schreiben, während sie sich durch das Netzwerk bewegen, und sie sind auch in der Lage, mit anderen Slaves im Netzwerk über Slave-to-Slave-Kommunikation zu kommunizieren. Jedem Slave-Gerät wird automatisch eine eindeutige Identifikationsnummer zugewiesen, die als "Adresse" bezeichnet wird, und das Master-Gerät verwendet diese Adresse zur Kommunikation mit dem Slave-Gerät. Die Funktionalität eines Slave-Geräts wird durch die ESI-Datei des Slave-Geräts definiert, die in der Regel vom Hersteller des Slave-Geräts bereitgestellt wird. Der ESC erlaubt verschiedene Topologien und ermöglicht Kabel- und Masterredundanz.
Die Slaves verfügen außerdem über eingebaute Fehlerbehandlungsmechanismen wie Watchdog-Timer und automatische Wiederholungsversuche, die eine zuverlässige Kommunikation gewährleisten und verhindern, dass Fehler zum Ausfall des Systems führen.
3.6 Fehlererkennung und -diagnose
EtherCAT verfügt über viele nützliche und komfortable Fehlererkennungs- und Diagnosefunktionen, die eine schnelle und einfache Fehlersuche und Wartung ermöglichen. Fehlererkennung und -diagnose spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Verfügbarkeit, der Betriebsfähigkeit und der Inbetriebnahmezeit einer Maschine.
EtherCAT bietet die Möglichkeit, die aktuelle Netzwerktopologie zu scannen und mit der konfigurierten Topologie während des Bootvorgangs zu vergleichen. Dieser Vergleich ist nützlich, um Verkabelungsprobleme und andere Probleme auf der physikalischen Ebene zu erkennen, und ist ein enormer Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Feldbussystemen.
Darüber hinaus ist es mit EtherCAT möglich, den genauen Knoten im Netzwerk zu bestimmen, an dem der Fehler ausgelöst wurde. Dies wird als Fehlerlokalisierung bezeichnet. EtherCAT ist in der Lage, gelegentliche Störungen zu erkennen und zu lokalisieren, bevor das Problem den Betrieb der Maschine beeinträchtigt.
Der EtherCAT-Slave-Controller in jedem Knoten prüft den bewegten Rahmen mit einer Prüfsumme auf Fehler. Nur wenn der Rahmen korrekt empfangen wurde, wird die Information an die Slave-Anwendung weitergegeben. Bei einem Bitfehler wird der Fehlerzähler inkrementiert und die nachfolgenden Knoten werden darüber informiert, dass der Rahmen einen Fehler enthält. Das Master-Gerät erkennt ebenfalls, dass der Rahmen fehlerhaft ist und verwirft seine Informationen. Das Master-Gerät kann durch Analyse der Fehlerzähler der Knoten feststellen, wo im System der Fehler ursprünglich aufgetreten ist.
Innerhalb der Rahmen ermöglicht es der Arbeitszähler, die Informationen in jedem Datagramm auf Konsistenz zu überwachen. Jeder Knoten, der durch das Datagramm adressiert wird und auf dessen Speicher zugegriffen werden kann, erhöht den Arbeitszähler automatisch. Der Master ist dann in der Lage, zyklisch zu überprüfen, ob alle Knoten mit konsistenten Daten arbeiten. Wenn der Arbeitszähler einen anderen Wert hat als er sollte, informiert der Master die Anwendung über die Diskrepanz. Der Master ist dann in der Lage, den Grund für das unerwartete Verhalten mit Hilfe der Status- und Fehlerinformationen der Knoten sowie des Link-Status automatisch zu ermitteln.
Durch das einzigartige Prinzip der Bandbreitennutzung von EtherCAT, das um Größenordnungen besser ist als bei Industrial-Ethernet-Technologien, die Einzelrahmen verwenden, ist die Wahrscheinlichkeit von Störungen durch Bitfehler innerhalb eines EtherCAT-Frames wesentlich geringer - bei gleicher Zykluszeit. Werden deutlich kürzere Zykluszeiten verwendet, reduziert sich der Zeitaufwand für die Fehlerbehebung erheblich. Damit ist es auch viel einfacher, solche Probleme innerhalb der Anwendung zu adressieren.
Da EtherCAT Standard-Ethernet-Frames verwendet, kann der Ethernet-Netzwerkverkehr mit Hilfe von kostenlosen Ethernet-Softwaretools aufgezeichnet werden. So verfügt z. B. die bekannte Software Wireshark über einen Protokollinterpreter für EtherCAT, so dass protokollspezifische Informationen, wie z. B. Working Counter, Kommandos etc. im Klartext angezeigt werden.