1970’lerde Xerox’un Palo Alto Araştırma Merkezi’nde (PARC) geliştirilen Ethernet, hem yerel hem de geniş alan ağları için düşük maliyetli ve hatalara dayanıklı bir ağ ara birimi olarak tasarlandı. Buluşu sırasında TokenBus, TokenRing, ARCNET, CDDI gibi başka ağlar ve daha az bilinen veya tescilli çeşitli ağ arayüzleri vardı. Ethernetin endüstriyel otomasyonu nasıl değiştirdiğini anlatmaya gerek yok, ancak bugün giderek yaygınlaşan bir teknolojiden bahsedeceğiz, EtherCAT.
EtherCAT, orijinal olarak endüstriyel otomasyon ve gerçek zamanlı kontrol sistemlerinde kullanılan PLC‘lerin (Programlanabilir Mantık Denetleyicileri) üreticisi olan Beckhoff Automation tarafından geliştirilmiştir. Diğer arabirimlerin bant genişliği sorununu çözmek için 1980’lerin sonlarında “LightBus” adlı kendi Fieldbus versiyonunu geliştirdi. Sonrasında bu protokol üzerinde ek çalışma sonunda EtherCAT‘in icadıyla sonuçlandı.
2003 yılında tanıtılan EtherCAT, IEC 61158 kapsamında standartlaştırılmıştır. Bugün ise tüm dünyada en hızlı büyüyen Fieldbus standartıdır.
Neden EtherCAT’e ihtiyaç duyuldu?
DAQ ve kontrol sistemlerini birbirine bağlamak için neden sadece ethernet kullanamıyoruz? Ethernet hızlıdır. Ucuzdur. En önemlisi günümüzün bilgisayar tabanlı cihazlarına uygulanması kolaydır. Peki eksik olan ne?
Eğer bir otomasyon veya hareket kontrol sisteminde zaman ve deterministik önemli ise ethernet yeterli olmayacaktır. EtherCAT, endüstriyel otomasyon uygulamalarında hızlı çevrim süreleri için önemli bir etken olan “anında çalışan ethernet” ilkesini temel alır.
EtherCAT, aksine Ethernet ile aynı fiziksel ve veri bağlantısı katmanlarını kullanır ancak protokoller bundan farklıdır.
Ethernet, daha önce belirtildiği gibi, verileri bir ana / bağımlı konfigürasyonda, isteklere göre gönderme ve alma yoluyla birçok farklı düğüm üzerinden yönlendirebilir. EtherCAT hızlı ve belirleyici bir ağdır ve verileri özel donanım ve yazılım kullanarak işler. Tam çift yönlü, ana-bağımlı konfigürasyonu kullanır ve herhangi bir topolojiyi barındırır. 30 mikrosaniyede 1.000 I/O noktasını işleyebilir ve 100 mikrosaniyede 100 servo ekseni ile iletişim kurabilir. Eksenler, ayar değerlerini ve kontrol verilerini alır ve gerçek konumu ve durumu raporlar. Eksenler, IEEE 1588’in basit bir versiyonu olan ve titreşimi 1 mikrosaniyenin altına düşüren dağıtılmış bir saat tekniği kullanılarak senkronize edilir.
EtherCAT protokolü hızlı aktarım sağlar çünkü mesajlar bir sonraki slave’e iletilmeden önce donanımda işlenir. Slave’ler, veri çerçevesi geçerken kendileriyle ilgili verileri okur ve aynı veri akışına anında yeni veriler eklerler. Bu, protokol yığınının çalışma süresine bağlı değildir, bu nedenle işlem gecikmeleri tipik olarak yalnızca birkaç nanosaniyedir.
Özetle düşük sistem maliyeti, esnek topoloji, maksimum performans, kolay yapılandırma, mevcut endüstriyel haberleşme sistemleri ile haberleştirilebilir olması, safety özellikleri, ve üstün teşhis özellikleri ile EtherCAT kontrol ve hareket uygulamalarında giderek yaygınlaşmaktadır.