Diagnose auf Data-Link-Layer-Ebene

Abbild Graphik

Bild 1: Graphik (Quelle: ETG)

Abbild Graphik 2

Bild 2: Graphik (Quelle: ETG)

Der Data Link Layer garantiert den Datenaustausch zwischen dem Ethercat-Frame und dem Ethercat-Teilnehmer. Dieser Austausch kann sowohl azyklisch als auch zyklisch sein. Letzterer kann auch zyklisch synchron zwischen mehreren verteilten Teilnehmern gesteuert werden. In den Slaves werden Datenaustausch und Synchronisierung durch Interrupts oder Watchdogs überwacht. Einer der effektivsten zentralen Diagnosemechanismen auf dem Data Link Layer ist der Working Counter, welcher mit jedem Lese- und Schreibkommando übertragen wird. Dieser Zähler inkrementiert nach erfolgreichem Datenaustausch in jedem durchlaufenen Slave. Durch das Vergleichen der tatsächlichen mit den erwarteten Werten prüft der Master noch im gleichen Zyklus, ob alle Slaves mit konsistenten Daten arbeiten oder einzelne Datagramme nicht übertragen wurden. Der Working Counter gibt so Aufschluss über verschiedene mögliche Fehler, etwa wenn ein Slave aufgrund fehlender Konnektivität oder interner Hardwareausfälle Daten nicht austauschen kann. Auch Probleme bei der Parametrisierung, welche die Prozessdatenkonfiguration oder das Kommunikations-Timing einschließen, werden so erkannt. Working-Counter-Fehler werden vom Master an eine überlagerte Anwendung wie ein SPS-Programm weitergegeben, sodass der Applikateur in der Software eine entsprechende Reaktion programmieren kann (Bild 4).

In Applikationen, die ein hohes Maß an Synchronität ihrer Komponenten erfordern, wird innerhalb des Ethercat-Netzwerks die Distributed-Clocks-Funktionalität (DC) eingesetzt. Auch für diese Data-Link-Layer- Funktionalität gibt es verschiedene Diagnosemechanismen. So verfügt jeder Slave über ein System-Time-Difference-Register, welches die Differenz zwischen der lokalen Uhr im Slave sowie der globalen Netzwerkzeit enthält. Durch Auslesen dieses Registerwerts aus allen Slaves, welche den Mechanismus der verteilten Uhren (DC) nutzen, kann der Master stets überwachen, wie präzise das Netzwerk synchronisiert ist und den Nutzer über Unregelmäßigkeiten informieren. Da Ethercat Standard-Ethernet-Frames nutzt, ist es möglich, den Netzwerkstatus durch die Überwachung des Netzwerkverkehrs mittels kostenfreier Software-Tools wie Wireshark einzusehen. So können ganze Ethercat-Frames sowie sämtliche Datagramme innerhalb derselben aufgezeichnet, angezeigt und analysiert werden.

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