Das zur SPS 2025 vorgestellte Ethercat-Asic ET1150 ist nur ein Beispiel für die kontinuierliche Weiterentwicklung der Ethercat-Technologie (Quelle: Beckhoff Automation)
Ethercat hat sich mit rund 100 Mio. installierten Knoten als Marktführer etabliert – und dabei sind die Busklemmen noch nicht einmal mitgerechnet. Die von Beckhoff entwickelte und 2003 vorgestellte Technologie überzeugt durch ihre außergewöhnlich hohe Leistung und ihre besondere Einfachheit. Nicht ohne Grund gilt Ethercat als der Ethernet-Feldbus. Anwender schätzen, dass sich ein Ethercat-System weitgehend selbst konfiguriert: Es müssen weder Knotenadressen eingestellt werden, noch ist die Topologie wie bei geswitchten Industrial-Ethernet-Systemen eingeschränkt.
Ein zentrales Alleinstellungsmerkmal der Beckhoff-Technologie ist ihre Stabilität. Zwar kommen kontinuierlich neue Funktionen hinzu, doch Bestehendes wird nie verändert. So entstehen keine Versionsprobleme: Aktuelle Geräte funktionieren problemlos in Ethercat-Systemen aus dem Jahr 2005 – und umgekehrt. Diese Kompatibilität gilt auch für die neuen Ethercat SubDevice Controller (ESC)-Chips und IP-Cores. Sie sind abwärts- und sogar „drop-in“-kompatibel zu ihren Vorgängern – trotz deutlicher Verbesserungen. Ein komplett neu entwickelter Sourcecode steigert die Performance des Prozessdateninterfaces (PDI) zum Host-Controller erheblich; zusätzlich steht ein zweites, parallel nutzbares PDI zur Verfügung. Zudem reduziert sich der Energiebedarf der ET1150-Chips um bis zu 80 %. Auch diese Chip-Generation setzt weiterhin auf den 100-MBit-Physical Layer – die Basis der Ethercat-Technologie. Dank des besonderen Funktionsprinzips liefert Ethercat selbst mit 100 MBit eine höhere Performance als switch-basierte Gigabit-Systeme. Außerdem ist 100BaseTX robuster, störfester, einfacher und kostengünstiger als Gigabit-Physical-Layer.
Die Gigabit-Erweiterung Ethercat G bleibt daher den wenigen Anwendungen vorbehalten, die noch mehr Bandbreite benötigen – z. B. das intelligente Transportsystem XPlanar von Beckhoff. Doch auch Ethercat G stellt keine neue Version und keinen Bruch der Technologie dar. Durch die neue Branch-Controller-Technologie lassen sich 100-MBit-Segmente nahtlos in ein Gigabit-Netz einfügen und profitieren dank paralleler Verarbeitung von zusätzlicher Performance. Beckhoff macht Ethercat damit fit für die kommenden 20 Jahre – und profitiert gleichzeitig von der weltweit wachsenden Nachfrage nach dieser Technologie.
CRA-Anforderungen erfüllt
Das besondere Funktionsprinzip von Ethercat – die Verarbeitung der Ethernet-Frames im Durchlauf durch spezielle Ethercat-Chips – sorgt nicht nur für die hohe Performance der Technologie, sondern auch für ihre hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Cyberangriffen. Dies wird durch die Systemarchitektur unterstützt, die eine klare Trennung des Ethercat-Segments vom überlagerten IT-basierten Netzwerk vorsieht: die Steuerung sorgt hier für eine signifikante Verkleinerung der Angriffsfläche. Die Steuerung selbst muss natürlich entsprechend geschützt werden: dann kann Ethercat nicht von außen angegriffen werden – also nicht vom Internet oder vom Firmennetzwerk aus. Ein Angriff würde physikalischen Zugang zum Ethercat-Segment erfordern. Das Ethercat Device Protokoll nutzt das Ethernet Frame zudem direkt, und nicht über das Internet-Protokoll (IP), während praktisch alle Malware auf IP aufsetzt, weil sie IP fürs Routing braucht.
Die Ethercat-Chips zerstören alle Ethernet-Frames, die nicht nativ Ethercat sind. Ethercat-Geräte können aufgrund der Chip-Eigenschaften keine Daten manipulieren, die nicht für sie bestimmt sind – daran kann auch eine kompromittierte Firmware nichts ändern. Nicht genutzte Ethercat-Ports auf den Geräten können von der Steuerung deaktiviert werden. Die Steuerung kann sogar zusätzlich eingefügte Geräte erkennen, auch wenn es sich nicht um Ethercat-Geräte handelt.
Martin Rostan, Executive Director der Ethercat Technology Group: „Wir sind daher überzeugt, dass Ethercat die Anforderungen des IEC 62443 Standards und des CRA für fast alle gängigen Anwendungen bereits erfüllt, ohne dass Änderungen und Erweiterungen am Protokoll erforderlich sind.“