EC-Monitor:EtherCAT®ネットワークを監視するためのソフトウェアライブラリ

概要

EC-Monitorソフトウェアライブラリを使用すると、EtherCATネットワークのデータトラフィックを分析および評価することができます。ライブラリはEtherCATフレームを記録し、デコードされたデータを顧客のアプリケーションに提供します。プロセスデータ(入力と出力)に加えて、スレーブ状態、スレーブエラーカウンタ、およびその他のデータもEtherCATフレームから除外されます。

ライブラリはマスターコントローラーとは独立して使用でき、多くのメーカー(Beckhoff、Omron、Bosch-Rexroth、Lenze、ACS Motion Control、acontisなど)のEtherCATマスターと連携します。EC-Inspectorは、マスターの後に挿入されたTAP(テストアクセスポイント)デバイスを介して、マスターとEtherCATスレーブ間の完全なデータトラフィックを分析します。TAPデバイスを使用すると、発信フレーム(マスター→スレーブ)と着信フレーム(マスター←スレーブ)の両方を記録および評価できます。

ネットワーク構成ファイル(ENI)に基づくEtherCATプロトコルの分析とデコード

記録されたEtherCATフレームは、EtherCATネットワーク情報(ENI)ファイルに含まれているものに基づいてデコードされます。このファイルには、プロセスイメージの定義、データ型を含むすべての変数、およびサイクリックフレームの構造が含まれています。ENIファイルはEtherCAT仕様ETG.2100の一部であり、任意のEtherCAT構成ソフトウェアで生成できます。通常、ENIファイルはEtherCATマスターによって必要とされます。これは、追加のエンジニアリング作業がないことを意味します。

システムアーキテクチャー

EtherCATフレームをキャプチャするには、既存のEtherCATネットワークにテストアクセスポイント(TAP)を挿入する必要があります。TAPは、マスターと最初のスレーブの間に配置することをお勧めしますが、任意の2つのスレーブデバイスの間にインストールすることもできます。ただし、一部のデータ(LRWコマンド)はダウンストリームスレーブの後続の入力データによって上書きされるため、マスターの直後にTAPがインストールされている場合にのみ、すべての入力データと出力データを完全に分析できます。選択したTAPデバイス(たとえば、Dualcomm ETAP-1000)は、ネットワーク全体のタイミングを乱さないように、伝搬遅延を小さくする必要があります。

EC-Monitorライブラリを使用すると、ネットワーク、制御、EtherCATマスターソフトウェア、または構成に介入する必要はありません。したがって、EC-Monitorは、既存のシステムとマシン(ブラウンフィールド)だけでなく、新規インストール(グリーンフィールド)にも適しています。

ソフトウェアアーキテクチャ

ECモニターライブラリは、Windows、Linux、QNXなどのオペレーティングシステムで変更なしで使用できます。ネットワークコントローラーは、リンク層であるacontisからの特別なドライバーを介して接続されます。特別に設計された高性能リンクレイヤーは、多数のイーサネットコントローラーで利用できます。

ECモニターは、ENIファイルを完全に処理し、それを使用して、特に、スレーブの数、プロセスイメージの構造、変数名、およびオフセットを決定します。このデータに基づいて、アプリケーションはさまざまなネットワーク構成に動的に適応できます。

ユースケース

ユースケース:診断ツール

ECモニターライブラリは、お客様が作成するEtherCAT診断ソフトウェアのデータを提供します。このツールは、トポロジとプロセスデータを表示するだけでなく、通信障害を特定するためにも使用できます。EtherCATマスターソフトウェアがスレーブエラーカウンターレジスタを定期的にチェックしていると仮定すると、このデータはECモニターによってデコードされ、アプリケーションでさらに処理できるようになります。たとえば、発生する可能性のあるエラーの場所と原因は、スレーブおよびポート固有のエラーカウンター(ケーブルの不良またはプラグ接続の不良)から判断し、結果をグラフィカルに表示できます。acontis EC-Inspectorは、そのようなツールの例です。

ユースケース:IIoTゲートウェイ、(組み込み)エッジデバイス

ECモニターライブラリの重要な機能は、すべてのプロセスデータのロスレス記録です。これは、品質保証(状態監視)または予知保全のためのアプリケーションを実装するための前提条件です。記録されたデータは、PCや組み込みデバイスなどの適切なアルゴリズムで処理できます。収集された情報は、後で中央サーバーまたはクラウドに転送される場合があります。製造プロセスの監視は、とりわけ、製品の完全なトレーサビリティの前提条件です。

ユースケース:「スーパーバイザー」システムを使用した重要なアプリケーションの観察

ECモニターライブラリにより、EtherCATネットワークのプロセスデータ全体をリアルタイムで完全に調査できます。セーフティクリティカルなアプリケーションの場合、このデータは別のシステムのアプリケーションで検証できます。したがって、この監視システムはメインアプリケーションを制御し、障害が発生した場合にメインコントローラをシャットダウンするための適切な対策を講じることができます。

特徴

  • EtherCATプロトコルの分析とデコード
  • EtherCATネットワーク情報(ENI)ファイルを利用
  • プロセスデータ変数の監視
  • スレーブ状態の監視
  • スレーブエラーカウンタの監視(ESCレジスタ0x300〜0x313)
  • 以前にキャプチャされた生のネットワークトラフィック(Wiresharkファイル)の処理
  • 生のネットワークトラフィックをPCAP(Wireshark)ファイルに保存します

利点

  • 既存のマスターコントローラーとの統合は必要ありません
  • 新規(グリーンフィールド)および既存(ブラウンフィールド)の設置に適しています
  • 特定のTAPは必要ありません。通常のスイッチデバイスでも使用できます。
  • 既存のアプリケーションに影響(タイミング、負荷など)はありません
  • 既存のソフトウェアに変更を加える必要はありません
  • 非常に小さなエンジニアリング作業:既存のENIファイルを使用するだけです
  • 同じソフトウェアを使用して、さまざまなメーカー(Beckhoff、Bosch-Rexroth、Omron、Yaskawaなど)のコントローラーによって操作されるマシンを分析します。

詳しくは

データシートと評価版はダウンロードエリアで入手できます。