{"id":65510,"date":"2020-06-21T14:00:15","date_gmt":"2020-06-21T14:00:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gantner-instruments.com\/ethercat-performance-kombiniert-mit-branchenfuehrender-daq-5-vorteile-die-ihnen-entgehen\/"},"modified":"2025-02-17T09:23:30","modified_gmt":"2025-02-17T09:23:30","slug":"ethercat-performance-kombiniert-mit-branchenfuehrender-daq-5-vorteile-die-ihnen-entgehen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gantner-instruments.com\/de\/blog\/ethercat-performance-kombiniert-mit-branchenfuehrender-daq-5-vorteile-die-ihnen-entgehen\/","title":{"rendered":"EtherCAT-Performance kombiniert mit branchenf\u00fchrender DAQ: 5 Vorteile, die Ihnen entgehen"},"content":{"rendered":"\n

Was ist EtherCAT?<\/h2>\n\n

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist ein Ethernet-basiertes Kommunikationsprotokoll, das speziell f\u00fcr die industrielle Automatisierung entwickelt wurde. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit, des effizienten Datenaustauschs und der geringen Implementierungskosten ist EtherCAT heute eines der beliebtesten Netzwerke f\u00fcr die nahtlose Integration von Datenerfassungs- und Steuerungssystemen verschiedener Hersteller f\u00fcr Anwendungen in der Land-, Luft- und Raumfahrt sowie in der industriellen Pr\u00fcftechnik. Und hier sind die f\u00fcnf wichtigsten Vorteile.<\/p>\n\n

1. Ethernet bis zur Feldebene<\/h2>\n\n

Der Vorteil von Ethernet ist, dass jeder PC, jedes Notebook und jedes andere Ger\u00e4t mit einer Ethernet-Schnittstelle ausgestattet ist. Es erm\u00f6glicht die Hochgeschwindigkeitsdaten\u00fcbertragung \u00fcber gro\u00dfe Entfernungen mit preiswerter Hardware. Der Nachteil ist, dass das Kollisionserkennungsprinzip bei Standard-Ethernet zu variablen Daten\u00fcbertragungsraten f\u00fchrt; daher ist es nicht f\u00fcr synchronisierte Echtzeit-Datenerfassungs- und Steuerungsanwendungen geeignet. EtherCAT implementiert eine Master\/Slave-Architektur \u00fcber Standard-Ethernet-Verkabelung. EtherCAT ist schnell und deterministisch und basiert auf dem Prinzip der “on-the-fly”-Verarbeitung. <\/p>\n\n

Vergleichen Sie dies mit einer Eisenbahn, bei der jeder Bahnhof Waggons ent- und umladen kann, w\u00e4hrend der Zug mit hoher Geschwindigkeit durch den Bahnhof f\u00e4hrt. Ein EtherCAT-Frame enth\u00e4lt Daten f\u00fcr viele Netzwerkknoten. Jeder EtherCAT-Knoten liest die speziell an ihn adressierten Daten aus dem Rahmen und f\u00fcgt Daten in den Rahmen ein, w\u00e4hrend dieser Rahmen den Knoten mit voller Geschwindigkeit durchl\u00e4uft. Da die Frames vor der Verarbeitung in jedem Knoten weitergegeben werden, arbeitet EtherCAT mit hoher Geschwindigkeit und Effizienz. F\u00fcr Pr\u00fcfst\u00e4nde mit vielen E\/As kann der \u00dcbertragungsaufwand deutlich reduziert werden, was EtherCAT zu einer idealen L\u00f6sung f\u00fcr die mehrkanalige, gemischte Signalerfassung macht.<\/p>\n\n

2. Mixed-Signal-Datenerfassung f\u00fcr jede Pr\u00fcfanwendung<\/h2>\n\n

Da EtherCAT mit Blick auf die industrielle Automatisierung entwickelt wurde, kann es eine Herausforderung sein, hochpr\u00e4zise Datenerfassungsger\u00e4te zu finden, die ein breites Spektrum an Sensoren abdecken. Was ist, wenn Sie Temperatur, Druck und Hochfrequenzbeschleunigung auf einem Motorpr\u00fcfstand messen m\u00fcssen? Oder die Messung von Spannung, Strom und Temperatur mit Hochspannungsisolationseing\u00e4ngen f\u00fcr Lade-Entlade-Tests von Batterien? Machen Sie sich keine Sorgen! <\/p>\n\n

Moderne Hersteller von Datenerfassungssystemen wie Gantner Instruments bieten eine ganze Reihe von Messmodulen mit direkter EtherCAT-Schnittstelle<\/a> an. Es gibt keine Beschr\u00e4nkung hinsichtlich der Art der Sensoren, die mit einem EtherCAT-basierten Datenerfassungssystem verwendet werden k\u00f6nnen: Thermoelement, Pt100, LVDT, Dehnungsmessstreifen, IEPE\/ICP\u00a9, piezoelektrische (Ladung) und sogar Faser-Bragg-Gitter-Sensoren. Und da EtherCAT mit der Oversampling-Technologie ausgestattet ist, ist eine Datenabtastung von bis zu 100 kS\/s (Kilosamples pro Sekunde) m\u00f6glich.<\/p>\n\n

3. Die Komplexit\u00e4t der verteilten Messung verringern<\/h2>\n\n

Jahrelang haben Pr\u00fcfingenieure lange analoge Sensorkabel zu einer zentralen Stelle im Pr\u00fcflabor gef\u00fchrt. Es m\u00fcssen hochwertige, speziell angefertigte Sensorkabel verwendet werden, um Probleme zu vermeiden, die mit der \u00dcbertragung analoger Signale \u00fcber gro\u00dfe Entfernungen verbunden sind (z. B. Rauschaufnahme und Signalabschw\u00e4chung). Mit der wachsenden Anzahl von Sensoren, die in einem Pr\u00fcfprogramm verwendet werden, wird die Installation langer analoger Kabel immer schwieriger und kostspieliger. Bei einem verteilten Messkonzept erfolgt die Analog-Digital-Signalumwandlung in der N\u00e4he des Sensors. \u00dcber ein Netzwerkprotokoll werden die Messdaten effizient an den\/die Datenverbraucher zur weiteren Verarbeitung oder Kontrolle \u00fcbertragen. Beim Entwurf eines verteilten Messsystems m\u00fcssen verschiedene, weniger bekannte Aspekte ber\u00fccksichtigt werden, wie Bandbreite, Zuverl\u00e4ssigkeit der Verbindung und Zeitsynchronisation. <\/p>\n\n

Sie k\u00f6nnen die Komplexit\u00e4t eines verteilten Messsystems reduzieren, indem Sie vorgefertigte Datenerfassungsmodule mit lokalen Echtzeit-Signalverarbeitungsfunktionen in Kombination mit einem EtherCAT-Messbus verwenden. Das analoge Signal wird nahe am Sensor mit minimaler Signalverzerrung erfasst. Hochentwickelte Algorithmen zur Signalkonditionierung wandeln das analoge Signal in einen kalibrierten Wert in technischen Einheiten um, bevor es \u00fcber ein einfaches Ethernet-Kabel im Pr\u00fcflabor verteilt wird.<\/p>\n\n

4. Vollst\u00e4ndig synchronisierte Mehrkanal-Datenerfassung<\/h2>\n\n

Je gr\u00f6\u00dfer der Pr\u00fcfgegenstand ist, desto mehr Sensoren und Messdaten fallen an. Hinzu kommt, dass das Risiko von Zeitverz\u00f6gerungen und die mit einem Testprogramm verbundenen Kosten mit zunehmender Testkomplexit\u00e4t \u00fcberproportional steigen. Messfehler aufgrund von Zeitverschiebungen in einem mehrkanaligen Mixed-Signal-Datenerfassungssystem sind eine der gr\u00f6\u00dften Unsicherheiten bei einem Pr\u00fcfprogramm. H\u00e4ufig m\u00fcssen Datenerfassungsger\u00e4te durch FPGA-Programmierung, ungenaue Netzwerk-Zeitprotokolle oder zus\u00e4tzliche Modul-zu-Modul-Synchronisationsleitungen synchronisiert werden. Die EtherCAT-L\u00f6sung zur Synchronisation von Ger\u00e4ten basiert auf Distributed-Clocks. Die Kalibrierung der Uhren in den Ger\u00e4ten ist vollst\u00e4ndig hardwarebasiert. Der daraus resultierende Zeitfehler liegt deutlich unter 1 \u00b5s, so dass hochsynchrone Messungen gew\u00e4hrleistet sind.<\/p>\n\n

5. Enge Integration zwischen Datenerfassung und Kontrollsystem<\/h2>\n\n

Die Herausforderungen bei der Datenerfassung lassen sich in zwei Kategorien einteilen: diejenigen, die sich aus der Flexibilit\u00e4t des Datenerfassungssysteme ergeben, und diejenigen, die mit der Systemintegration zusammenh\u00e4ngen. Einschr\u00e4nkungen in der Flexibilit\u00e4t des Datenerfassungssysteme k\u00f6nnen die Pr\u00fcfkapazit\u00e4t verringern, die M\u00f6glichkeiten der Pr\u00fcfsystemarchitektur einschr\u00e4nken und die Kosten in die H\u00f6he treiben. Andererseits ergeben sich Herausforderungen bei der Systemintegration h\u00e4ufig aus der Verwendung von Datenerfassungs- und Kontrollsystemen, die nicht ausdr\u00fccklich f\u00fcr die Zusammenarbeit konzipiert sind.<\/p>\n\n

Es besteht die M\u00f6glichkeit, Datenerfassungs- und Kontrollprodukte von einem einzigen Anbieter zu kaufen. Da jedoch Steuerung und Datenerfassung wie \u00c4pfel und Birnen sind, erhalten Sie m\u00f6glicherweise nicht die bestm\u00f6gliche L\u00f6sung f\u00fcr Ihre Anwendung von einem einzigen Anbieter. Aus diesem Grund bieten viele namhafte Hersteller von Steuerungssystemen inzwischen eine EtherCAT-Anbindung f\u00fcr spezielle Datenerfassungsprodukte an. Durch die Integration von Datenerfassung und Steuerung auf demselben EtherCAT-Bus k\u00f6nnen Sie sicher sein, dass jeder Zeitstempel \u00fcbereinstimmt, wodurch die Unsicherheit Ihrer Testergebnisse beseitigt wird.<\/p>\n\n

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