Allgemeines

In einer Maschinensteuerung mit verteilten Komponenten (I/O, Antrieben, div. Mastern) kann es zweckmäßig sein, dass die Komponenten in engem zeitlichen Bezug zueinander arbeiten. In den Komponenten muss also lokal eine "Uhrzeit" vorhanden sein, auf die die Komponente (z. B. eine I/O-Klemme) jederzeit Zugriff hat.

Solche Anforderungen können sein:

  1. Mehrere Ausgänge in einer Steuerung müssen gleichzeitig gesetzt werden, unabhängig davon wann die betreffende Station die Ausgangsdaten bekommt.
  2. Antriebe/Achsen in einer Steuerung müssen synchron ihre Achsposition einlesen, unabhängig von der Topologie oder Zykluszeit.

Beide Anforderungen bedeuten, dass ein Synchronisierungsmechanismus zwischen den lokalen Uhrzeiten der Komponenten einer Steuerung besteht.

  1. Wenn Eingänge auf die Steuerung einwirken, muss die (absolute) Zeit festgehalten werden - dies kann zur späteren Analyse hilfreich sein, wenn durch Analyse der Abfolge von Ereignissen Wirkungsketten nachvollzogen werden müssen.
    Dies bedeutet, die in den Komponenten laufende Uhrzeit an eine global gültige Zeit, z. B. die Weltzeit nach Greenwich oder eine Netzwerkuhr, angekoppelt sein muss.
  2. Tasks auf verschiedenen Steuerungen sollen synchron und ohne Phasenverschiebung laufen.

Die Begriffe "enger zeitl. Bezug" oder "gleichzeitig" können je nach Anforderung quantitativ umgesetzt werden: für einen "Gleichzeitigkeit" im 10 ms Bereich kann eine serielle Kommunikationsstruktur ausreichend sein, in manchen Bereichen sind hier 100 ns und weniger gefordert.

Allgemeines 1:
Einfache I/O-Topologie

In Abb. Einfache I/O-Topologie ist eine einfache EtherCAT-Topologie dargestellt, bestehend aus Master, diversen E/A und einer Achse. In verschiedenen Komponenten solle nun eine lokale Uhrzeit betrieben werden. Die Aufgaben:

werden im Folgenden besprochen.