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Q.series X: EtherCAT-Schnittstelle
EtherCAT erkunden
EtherCAT ist ein schnelles und effizientes Ethernet-basiertes Feldbussystem für die industrielle Automatisierung, das 2003 eingeführt und 2007 standardisiert wurde. Es verwendet LVDS-basierte Übertragung und Distributed Clocks System zur Synchronisation. Die Knoten lesen Telegramme, die vom Master “on-the-fly” gesendet werden, und das System bietet azyklische Protokolle für die Konfiguration, einschließlich CoE und FoE. Die Oversampling-Technologie ermöglicht schnelle Zykluszeiten und Oversampling von Prozessdaten. EtherCAT ist aufgrund seiner Effizienz, der niedrigen Implementierungskosten und der Echtzeitfähigkeit in verschiedenen industriellen Anwendungen weit verbreitet.
EtherCAT ist ein Kommunikationsprotokoll, das es Geräten ermöglicht, Informationen in Echtzeit auszutauschen, wobei ein Master-Gerät Nachrichten an Slave-Geräte sendet, die die Daten sofort verarbeiten. Die Produktlinie Q.serie X ist mit EtherCAT und anderen ähnlichen Kommunikationsprotokollen kompatibel, und die E/A-Module der Q.serie XE arbeiten als einzelne EtherCAT-Slave-Geräte.
Vorteile der Q.series XE
Gantner Instruments’ Angebot an E/A-Modulen, die als individuelle EtherCAT-Slave-Geräte arbeiten, heißt Q.series XE. Die Q.series XE-Module übernehmen die Präzision und hohe Leistung der bekannten Q.series X-Module von Gantner und machen sie für EtherCAT-basierte Anwendungen verfügbar.
Ähnlich wie bei den regulären Modulen Q.serie X ist jedes Modul der Q.serie XE in verschiedenen Verpackungsoptionen erhältlich: DIN-Schienenmontage (Q.bloxx XE), 19″ Rack (Q.raxx XE) oder tragbares Gehäuse (Q.brixx XE).
Alle I/O-Typen werden über EtherCAT vollständig unterstützt, von konventionellen Eingängen wie Spannung, Strom, Widerstand, Potentiometer, RTD, Thermoelement und Dehnungsmessstreifen bis hin zu fortschrittlicheren Eingängen wie LVDT, IEPE, piezoelektrisch, faseroptisch und Frequenzzähler.
Darüber hinaus ist die gesamte Palette der E/A-Module mit 1500 VDC galvanischer Isolierung mit EtherCAT verfügbar.
Die Module der Q.series XE-Serie verfügen über Abtastraten von bis zu 100 kS/s pro Eingang. Für Hochgeschwindigkeits-Messanwendungen über EtherCAT können die Module für Oversampling gemäß dem EtherCAT Oversampling-Technologie-Standard konfiguriert werden.
Q.serie XE für EtherCAT
- Alle E/A-Module der Q.serie X sind in der XE-Version verfügbar
- Verfügbar in den Formfaktoren Q.bloxx, Q.brixx und Q.raxx
- Vorgefertigte Onboard-Signalbedingungen
- ET1100 EtherCAT-Slave-Controller, der vollständig mit dem EtherCAT-Slave-Implementierungsstandard ETG.2200 konform ist
- Verteilte Uhr für präzise Datensynchronisation
- Oversampling-Technologie für Datenraten bis zu 100 kS/s
- Ein Buskoppler verbindet bis zu 10 E/A-Module mit dem Netzwerk
- Drop-in-Ersatz für Beckhoff Industrie-I/O
Vorteile der Q.series XE
Q.series XE ist die ultimative Wahl für Ingenieure, die eine präzise Synchronisierung aller Knotenpunkte in ihren industriellen Automatisierungs- und Regelungssystemen benötigen. Die Q.series XE bietet eine breite Palette von E/A-Modulen, darunter Eingänge für Spannung, Strom, Widerstand, Thermoelemente, LVDT, IEPE und mehr sowie Ausgänge für Spannung, Strom, Status, Frequenz und PWM, um die Anforderungen jeder Anwendung zu erfüllen. Mit Support für das EtherCAT-Protokoll und einem eigenen EtherCAT Slave Controller mit Distributed Clock stellt die Q.series XE sicher, dass alle Knoten für die gleichzeitige Einstellung der Ausgänge und Erfassung der Eingangssignale synchronisiert sind. Die Oversampling-Technologie ermöglicht hohe Abtastraten von bis zu 100 kS/S, und die GI.bench-Konfigurationssoftware mit grafischer Benutzeroberfläche vereinfacht die Einrichtung, während die vereinfachten ESI-Dateien die Konfiguration weiter rationalisieren.
Q.serie XE adressiert die drei markanten Trends in der Datenerfassung, die einzigartige Herausforderungen für eine effiziente Datenerfassung über EtherCAT mit sich bringen:
- Modularität für Flexibilität und einfache Skalierbarkeit zur Senkung der Investitionskosten
- Hochgeschwindigkeitsmessung für bessere Datenauflösung
- Schnellere und effizientere Verarbeitung großer Datenströme
Alle Module Q.serie XE werden mit dem EtherCAT-Slave-Controller ET1100 geliefert, der die EtherCAT-Slave-Implementierung und die Distributed-Clock-Technologie vollständig unterstützt.
Die Module verfügen über eine LVDS-Physical-Layer-Schnittstelle, die über einen Q.serie XE-Buskoppler an das Ethernet-Netzwerk angeschlossen wird.
Ein Buskoppler kann bis zu 10 E/A-Module ansprechen.
Alle Module Q.serie XE sind flexible, konfigurierbare Echtzeit-Messsysteme:
- Lesen / Schreiben der Konfiguration über SDO
- Voller Zugriff auf das Objektverzeichnis über SDOs
- Struktur des Objektverzeichnisses per “Modular Geräteprofil“ Spezifikation
- Gerätebeschreibung über ESI-Datei
- CoE per “Modulares Geräteprofil” (ETG.5001.1)
- Flexible PDO-Zuordnung über CoE
- Datei- und Firmware-Übertragung mit File Access over EtherCAT (FoE) (ETG.1000.5)
- Konfigurierbares PDO-Mapping für optimierten Datendurchsatz
- Verteilte Uhr (DC) Unterstützung für präzise Zeitsynchronisation (ETG.1020.0)
- eXtreme Fast Control Oversampling-Technologie für Hochgeschwindigkeitsmessungen (Oszilloskop-Funktion)
- Konfigurationssoftware mit vollem Zugriff auf das Objektverzeichnis des Moduls, einschließlich Entwurfsregelprüfungen zur Vermeidung einer fehlerhaften Modulkonfiguration
Mit der Q.series XE können Ingenieure ihre industriellen Automatisierungs- und Steuerungssysteme mit Spitzentechnologie optimieren. Ihre präzise Synchronisation und die flexible Auswahl an E/A-Modulen machen sie zur ersten Wahl für alle, die hochwertige Automatisierungs- und Regelungslösungen suchen. Mit ihrem Support für das EtherCAT-Protokoll, dem EtherCAT Slave Controller, der Oversampling-Technologie und den vereinfachten ESI-Dateien bietet die Q.series XE eine optimale Leistung und eine optimierte Konfiguration, so dass sich die Ingenieure auf das Erreichen ihrer gewünschten Ergebnisse konzentrieren können.
Außerdem bietet Gantner die Möglichkeit, ein Dual-Mode Q.series X DAQ-System als einen einzigen EtherCAT-Slave-Knoten an das EtherCAT-Netzwerk anzuschließen. Sehen Sie sich die Q.station X EC an.
Flexible EtherCAT-Netzwerkarchitektur
Abhängig von der Komplexität der Anwendung, den Anforderungen des Anwenders und den Gesamtbetriebskosten sollten zwei verschiedene Architekturen in Betracht gezogen werden. Die I/O-Module der Q.series XE-Reihe von Gantner Instruments sind EtherCAT-Slave-Geräte für maximale Flexibilität und Anpassung. Alternativ können die I/O-Module der Q.serie XL als eigenständiges DAQ mit einem Controller eingesetzt werden, der eine parallele Kommunikation zum EtherCAT-Netzwerk ermöglicht und gleichzeitig von den vordefinierten Datenerfassungsfunktionen profitiert.
- Die Kopfmodule der Q.station X EC und Q.serie XE BC (Buskoppler) sind austauschbar, so dass ein XL-System leicht in ein XE-System umkonfiguriert werden kann und umgekehrt.
- Zur Anpassung der Buskommunikation muss eine andere Firmware auf die E/A-Module geladen werden.
- Kann vor Ort und “In situ” durchgeführt werden; keine Rücksendung des Systems an Gantner Instruments notwendig
Wenden Sie sich an Ihren lokalen Gantner Instruments Niederlassung, um mehr über die Vor- und Nachteile der einzelnen Lösungen für Ihre Situation zu erfahren.
Funktionalitäten der Q.series X EC
Die Q.station X EC verbindet bis zu 64 E/A-Module für den zuverlässigen 24/7-Betrieb in einem EtherCAT-Netzwerk. Erstellen Sie bis zu 20 unabhängige, PC-freie Multifrequenz-Datenlogger mit bis zu 100 kS/s, messen Sie bis zu 100 kHz pro Kanal und nutzen Sie leistungsstarke arithmetische Funktionen. Feldbusschnittstellen für CAN, Modbus TCP/IP, Modbus RTU, PROFIBUS, PROFINET und Unterstützung von Publish/Subscribe- und Messaging-Protokollen, z. B. OPC UA, DDS und MQTT sowie kundenspezifische Controller-Plugins für kundenspezifische Kommunikationsprotokolle.
- Für computerunabhängige Datenaufzeichnung
- Bis zu 64 E/A-Module anschließbar
- Verteilen und Daisy Chain von E/A-Modulen oder direkter Anschluss
- Mehrere Abtastraten
- RT-Linux-Betriebssystem für zuverlässigen 24/7-Betrieb
- CAN-Bus-Anschluss (CAN-FD mit externem Adapter)
- ModbusTCP, Modbus RTU mit externem Adapter, z.B. RS485 auf USB
- 2 USB-Anschlüsse für z. B. GPS-Maus
- Zeitsynchronisation mit NTP, PTP, IRIG
- test.con verfügbar (XT-Version)
- Mehrere Schnittstellenoptionen, z. B. OPC UA, DDS und MQTT
Mixed-Signal- und Multifrequenz-Datenpufferung
Das Datenerfassungssystem der Q.series X verfügt über vier interne Datenpuffer, die Daten von E/A-Modulen, Feldbussen, Publish-Subscribe-Protokollen und benutzerdefinierten Plugins sammeln, puffern und verteilen. Jeder Datenpuffer kann mit einer eindeutigen Abtastrate für eine optimale Bandbreitennutzung konfiguriert werden, um den Datendurchsatz auf dem internen Bus und im Ethernet-Netzwerk zu optimieren. Dadurch wird vermieden, dass niederfrequente Messungen mit der gleichen Frequenz wie Hochgeschwindigkeitsmessungen für die Mixed-Signal-Datenerfassung durch das System übertragen werden. So kann das DAQ beispielsweise einen Datenpuffer für 10-Hz-Temperaturdaten, einen für 5000-Hz-Dehnungsdaten und einen für 50-kHz-Vibrationsdaten haben.
Alle Messmodule Q.serie XE verfügen über eine EtherCAT-Schnittstelle für flexible Echtzeit-Messsysteme.
Je nach Anschlusstechnik kann für die Module eine Schutzart von bis zu IP65 erreicht werden.
Effiziente Datenstromverarbeitung
- Softwareanwendung für die Verarbeitung von Echtzeit-Datenströmen
- Sammeln, Verarbeiten und sicheres Protokollieren von Daten an verschiedenen Zielen
- Das Konzept basiert auf einem gemeinsam genutzten Speicher mit mehreren Zugriffspunkten und der Vermeidung von redundantem Datentransfer zur Optimierung der Leistung
- Verarbeiten Sie Datenströme mit Joins, Aggregationen, Filtern, arithmetischen Berechnungen usw.
- API für die Schnittstelle zu Datenströmen von Drittanbietern aus externen Mess- und Steuergeräten
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Formfaktoren für EtherCAT
Ähnlich wie bei den regulären Modulen Q.serie XL ist jedes Modul der Q.serie XE in verschiedenen Verpackungsoptionen erhältlich: DIN-Schienenmontage (Q.bloxx XE), 19″ Rack (Q.raxx XE) oder tragbares Gehäuse (Q.brixx XE).
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