Das Prinzip

Die Beckhoff TwinCAT EtherCAT Hot-Connect Funktionalität erlaubt es, vor dem Start oder auch während des Betriebs der Anlage vorkonfigurierte Abschnitte aus dem Datenverkehr zu nehmen bzw. hinzuzufügen. Dies kann durch Trennen/Verbinden der Kommunikationsstrecke, An/Ausschalten des Teilnehmers oder sonstige Maßnahmen geschehen. Dies wird "flexible Topologie" oder Hot-Connect genannt.

Beispiel:
In einer modularen Fertigungsanlage werden Module mit integrierten EtherCAT-IO während des Betriebs kommunikationstechnisch angekoppelt oder getrennt.

Nach der Verbindungsherstellung zu einer Hot-Connect-Gruppe werden einige Maßnahmen zur Inbetriebnahme durchgeführt, die einige Sekunden Hochlaufzeit bewirken:

Ethernet Linkaufbau
Parametrierung der Geräte
EtherCAT Hochlauf INIT -> OP
ggf. Distributed Clocks Synchronisierung

Gerade in Anwendungen in denen oft Topologiewechsel vorgenommen werden wie z. B. Werkzeugwechslern ist ein beschleunigter Hochlauf von Vorteil. Dazu sind besondere Fast-Hot-Connect-Komponenten verfügbar, die eine Hochlaufzeit von bis zu < 1 Sekunde gewährleisten. Siehe dazu die Hinweise zum Fast-Hot-Connect.

Das Hot-Connect/Fast-Hot-Connect-Prinzip ist somit eine Erweiterung zur sonst allgemeingültigen Regel, dass die Reihenfolge/Anordnung der EtherCAT-Teilnehmer im Feld genau der angelegten Konfiguration entsprechen muss.

Zur Einrichtung wird keine gesonderte Lizenz sondern nur die dafür konzipierten EtherCAT-Geräte (Koppler und Abzweige) benötigt.

	TwinCAT Der Einsatz der Hot-Connect-Funktionalität in den hier beschriebenen Ausprägungen ist nur mit TwinCAT 2.11 ab build 1539 möglich. Insbesondere unterstützt TwinCAT 2.10 keine Kombination mit Distributed Clocks.

Eigenschaften und Systemverhalten

Die Angaben in dieser Dokumentation gelten sowohl für XP- als auch CE-basierte TwinCAT 2.11-Systeme.
Hot-Connect-Gruppe können Gruppen von Slaves (Koppler + Klemmen) oder auch einzelne Slaves (Antriebe, Klemmen, Sensoren, Positionsgeber) sein.
Eine Hot-Connect-Gruppe kann zwar physikalisch mit dem EtherCAT-Netzwerk verbunden sein und empfängt und versendet die EtherCAT-Frames, sie nimmt aber aus Sicht der Steuerung erst am Prozessdatenverkehr teil, wenn ihr Adresse (s.u.) vom Master erkannt wurde.
Die Identifizierung und Inbetriebnahme einer Hot-Connect-Gruppe durch den Master kann je nach Position bis zu mehreren Sekunden dauern.
Beschleunigter Hochlauf ist mit Fast-Hot-Connect-Komponenten zu realisieren.
Die Überwachung von WcState, Status und Link-Angaben der Slaves wird dringend empfohlen.
Inbetriebnahme einer Hot-Connect-Gruppe durch den Master

erkennt der EtherCAT Master keine gültige Adresse in der Station, wird sie nicht in den Prozessdatenverkehr aufgenommen.
nachdem eine gültige Adresse erkannt wurde ("Hineinschalten" mit einem DIP-Switch, Ändern der SSA) wird die Station mit aufgenommen.
obere Punkte bleiben unverändert, bis die Station abgeschaltet oder vom Netzwerk getrennt wird.

SyncUnit: Der System Manager legt automatisch eigene und untereinander getrennte SyncUnits für Hot-Connect-Gruppen an, damit sie eigene WorkingCounter erhalten und ihre Außerbetriebnahme nicht die Prozessdaten anderer Teilnehmer beeinflusst.
Der erste Teilnehmer/Koppler nach dem Master sollte kein Hot-Connect-konfigurierter Teilnehmer sein, da dies die Linkerkennung am Master verlangsamt.
Die Kombination mit der Eigenschaft "Kabelredundanz" ist teilweise möglich.
Distributed-Clocks-fähige Slaves können verwendet werden.
Bei Inbetriebnahme eines Distributed Clocks Slaves (DC-Slaves) wird dessen lokale Uhr initialisiert und dann fortlaufend mit dem bestehenden Netzwerk synchronisiert.
Nach Verbindungsaufbau wird die Hot-Connect-Gruppe resynchronisiert, dieser Vorgang kann einige Sekunden dauern. Die betroffenen EtherCAT-Slaves werden solange im Zustand SAFEOP gehalten. Nach erfolgreicher Resynchronisierung werden sie in den Zustand OP geschaltet.

	EL-Klemmen als Hot-Connect-Gruppe Das Stecken/Ziehen von KL/KS/EL/ES-Klemmen unter Spannung ist nicht zulässig. Deshalb ist eine Konfiguration einzelner Klemmen bzw. Klemmenblöcke unterhalb eines Kopplers als variable Hot-Connect-Gruppe nicht sinnvoll. Kleinste Einheit auf Klemmenebene ist ein Koppler (EK/BK) bzw. eine EP-Box.

Topologien

Folgende Topologien wurden überprüft:

Typ 1: Stern

Besonders zweckmäßig für das Hot-Connect-Konzept sind Sterntopologien - die abzeigenden Gruppen werden als Hot-Connect-Gruppe definiert und sind im Betrieb an- und abkoppelbar.

Im Allgemeinen ist jede Topologie möglich, bei der ein EtherCAT-Netz an einer EtherCAT-Port hängt.

Als Abzweigpunkte bieten sich an: EK110x, EK150x, EK1122, EP1122 und alle Slaves, die mehr als nur einen IN- und OUT-Port besitzen.

Eine Hot-Connect-Gruppe kann an jedem regulär freien Port in der Topologie angeschlossen werden.

Die Kombination von Kabelredundanz (kostenpflichtiges Supplement) im Hauptkreis und abzweigenden Hot-Connect-Gruppen an Stichverbindungen ist vorläufig nicht zulässig. Bei Verwendung von Kabelredundanz ist der Einsatz von DC-Slaves z.Z. noch nicht möglich

Das Prinzip 4: — Sterntopologie mit Kabelredundanz - z.Z. nicht zulässig

Typ 2: Linie

Bei der Verwendung der Linientopologie werden alle Teilnehmer nach einer Trennstelle bei Wiederherstellen der Verbindung neu initialisiert.

Werden in der Linientopologie HC-Gruppen und Nicht-HC-Gruppen gemischt, müssen alle Nicht-HC-Gruppen vor den HC-Gruppen und (wie bei EtherCAT sonst auch üblich) in der richtigen Reihenfolge angeordnet werden.

Hier im Bild ist eine Nicht-HC-Gruppe vor 3 HC-Gruppen angeordnet. Im Extremfall können alle Stationen HC-Gruppen sein.

Die Verwendung von Kabelredundanz (kostenpflichtiges Supplement) mit HC-Gruppen auf dem Redundanzpfad ist nicht möglich.

Das Prinzip 6: — Linientopologie mit Kabel-Redundanz nicht möglich

Allgemeine Hinweise

Stacked Groups
Wenn Hot-Connect-Gruppen physikalisch hintereinander betrieben werden ("stacked"), muss zuerst die übergeordnete Gruppe am Verkehr teilnehmen, bevor die unterlagerte in Betrieb genommen werden kann.

Beispiel: die Gruppen A und B mit je eigenen Adressen werden zusammen zugesteckt/angeschaltet. Gruppe B wird (trotz evtl. gültiger Adresse) erst dann in Betrieb genommen, wenn Gruppe A regulär vom Master in Betrieb genommen werden konnte.

Regulär freie Ports
die Hot-Connect-Gruppen können nur an in der Konfiguration freien Ethernet-Ports angeschlossen werden - wird eine Gruppe an einen irregulär freien Port angeschlossen, wird die Gruppe trotz evtl. gültiger Adresse nicht in Betrieb genommen.

Beispiel: der Koppler D (keine Hot-Connect-Gruppe!) wird vom Port C getrennt. Damit ist der Port C irregulär frei. Eine an diesen Port konnektierte Hot-Connect-Gruppe A oder B wird vom Master nicht in Betrieb genommen.