Betrieb von ELM3xxx an EKxxxx/CX7xxxx als EtherCAT‑to‑X Gateway

EtherCAT-Klemmen (slaves, SubDevice) wie ELM3xxx benötigen einen EtherCAT-Master (MainDevice) um in einem System betrieben werden zu können.

Um ELM3xxx Klemmen an anderen Feldbussen (z.B. Profibus, ProfiNET, Ethernet/IP usw.) als EtherCAT zu betreiben gibt es zwei Möglichkeiten von Beckhoff für ein solches EtherCAT‑to‑X Gateway

1. Verwendung eines programmierbaren IPC der einen EtherCAT-Master beinhaltet
   Vorteil: der IPC muss/kann individuell per TwinCAT programmiert werden, kann die Daten wunschgemäß manipulieren und applikationsspezifisch mit dem jeweiligen Feldbus austauschen.
• IPC-Geräte: Cxxxx benötigen dafür EtherCAT-Klemmen am EtherCAT-Koppler und Feldbusschnittstelle als EL6xxx Feldbusklemme oder im IPC eingebaut
• embedded-PC der CX-Serie: mit entsprechender Feldbusschnittstelle linksseitig oder rechtsseitig als EL6xxx Feldbusklemme
2. Verwendung von nicht-programmierbaren Buskopplern mit EtherCAT-Master für EtherCAT-Klemmen
   Die Buskoppler der Serie EKxxxx (nicht programmierbar z.B. EK9000, EK3100 u.a.) und CX7xxx (Kleinsteuerung, programmierbar z.B. CX7031, CX7051 u.a.) ermöglichen den Betrieb von EtherCAT-Klemmen an verschiedenen Feldbussystemen. Die EKxxxx-Buskoppler sind Feldbus-Slaves und beinhalten einen eigenständig agierenden EtherCAT-Master für die EtherCAT-Klemmen. Sie setzen die Telegramme des übergeordneten Feldbus-Systems auf die E-Bus-Signaldarstellung um. Eine Station besteht dann aus einem EKxxxx / CX7xxx und einer Anzahl von EtherCAT-Klemmen daran angefügt. Über die entsprechenden Konfigurationstools der Feldbussysteme und die dazugehörigen Konfigurationsdateien, wie z. B. GSD, ESD oder GSDML, werden die EKxxxx für EtherCAT-Klemmen auf die gleiche Weise eingebunden wie die Buskoppler der Serie BKxxxx für KL-Klemmen.

Geräte der 2. Gruppe bieten i.d.R. eine reduzierte Unterstützung von EtherCAT Funktionen gegenüber einem „normalen“ TwinCAT 3, wie es in Geräten der 1. Gruppe betrieben wird. Insbesondere wird die DistributedClocks (DC) Funktion i.d.R. nicht unterstützt (siehe jeweilige Dokumentation), sondern angefügte Klemmen werden im SM-synchron Modus „framegetriggert“ oder FreeRun betrieben.

ELM3xxx Geräte können bis zu 3 Betriebsarten anbieten, siehe dazu auch Kapitel Zeit-Betriebsarten, Grundlagen:

• wegen der üblicherweise in der Messtechnik erforderlichen hohen Zeitgenauigkeit arbeiten sie bevorzugt im DC-Modus, mit oder ohne Oversampling
• alternativ steht für Fälle wo der EtherCAT Master kein DC unterstützt, der SM-synchron-Modus zur Verfügung, der aber zur dauerhaft erfolgreichen Synchronisierung EtherCAT-frames mit geringem Jitter benötigt, insbesondere wenn Oversampling genutzt wird
• um auch bei zeitunkritischen Messaufgaben mit kostengünstigen EtherCAT-Mastern die hohe Messqualität der ELM3xxx Geräte nutzen zu können, wird in den ELM3xxx‑Klemmen fortlaufend die FreeRun-Unterstützung (ohne Oversmapling, d.h. Oversampling = 1) in Firmware-Updates nachgerüstet.