EW-TEC

Corso teorico e pratico su EtherCAT

EtherCAT � lo standard di comunicazione real-time che, tramite opportuni meccanismi di layer2 ISO-OSI, � in grado di rendere deterministiche le comunicazioni su supporto Ethernet.

Descrizione generale

La tecnologia di comunicazione Ethernet � quella pi� conosciuta al mondo, in particolare perch� utilizzata nei Personal Computers e quindi nelle piccole reti aziendali o domestiche.
EtherCAT � lo standard di comunicazione real-time che, tramite opportuni meccanismi di layer2 ISO-OSI, � in grado di rendere deterministiche le comunicazioni su supporto Ethernet.
Il corso teorico e pratico mira a descrivere nel dettaglio tutti i meccanismi di base dell'Ethernet standard e comprende una breve descrizione di tutti quei protocolli ormai ampiamente affermati quali TCP/IP, UDP/IP, etc.
Vengono poi descritte le caratteristiche di base delle tecnologie e delle topologie di rete Ethernet standard che hanno impatto sulle prestazioni di comunicazione in termini di banda e tempo di latenza. Particolare attenzione � poi posta nel descrivere le strategie adottate dal protocollo EtherCAT per rendere deterministiche le comunicazioni.

Programma del corso

Il corso si articola in quattro parti:

Tecnologie Ethernet di base

II corso descrive come lo standard Ethernet implementa in modo reale i sette livelli ISO-OSI.
Dopo brevi cenni sulle caratteristiche del layer fisico, vengono illustrati nel dettaglio i meccanismi di base del layer 2: il Data Link Layer.
In particolare vengono descritte le funzionalit� di MAC ed LLC, pi� il meccanismo di arbitraggio CSMA/CD implementato nei pi� comuni chip Ethernet controller.
Il corso descrive poi il layer 3, con i protocolli IP, ARP e RARP ad esso associati.
Si completa infine la descrizione del tipico stack di protocollo Ethernet standard illustrando i protocolli di layer 4 quali TCP/IP, UDP/IP ed il loro metodo di utilizzo tramite il concetto di Socket.
La sezione relativa alle tecnologie Ethernet di base viene conclusa con alcuni cenni relativi ai pi� diffusi protocolli utilizzati nelle applicazioni di rete pi� familiari, quali l'HTTP, SMTP, FTP, DHCP, PING, etc.

Tecnologie Ethernet Real Time

La sezione relativa alla descrizione della tecnologia Ethernet Real Time si articola in due parti: la prima parte si occupa di descrivere nel dettaglio quali sono i limiti che rendono le tecnologie Ethernet di base inadatte a realizzare comunicazioni di tipo deterministico e quali sono le strategie adottate per superare tali limiti. Nella seconda parte vengono descritti i meccanismi di funzionamento dei principali protocolli standard di mercato utilizzati per le applicazioni real time.
In particolare, saranno descritti in breve standard di mercato quali ProfinetIO, PowerLink, Modbus TCP, Ethernet IP e le loro caratteristiche peculiari. Infine, una breve comparazione tra le tecnologie fornir� una base teorica di riferimento in base alla quale sar� possibile una comparazione sia in termini di risorse richieste che in termini di prestazioni possibili per le differenti soluzioni.

Tecnologia EtherCAT

La sezione relativa alla descrizione della tecnologia EtherCAT si articola in cinque parti: la prima parte descrive i meccanismi di base definiti per la tecnologia e soprattutto le possibili architetture di rete previste. La seconda parte analizza nel dettaglio tutti i servizi che il protocollo EtherCAT mette a disposizione dell'utente ed in che modo tali servizi vengono mappati nei frames Ethernet. La terza parte del corso illustra i meccanismi previsti dallo standard per il
traferimento dei dati sia in modalit� Real Time stringente (process) che in modalit� di servizio (mailbox). La quarta parte descrive le problematiche relative al sincronismo su nodi di rete differenti. In particolare si evidenziano le problematiche in reti particolarmente performanti quali reti per il controllo di assi interpolati. Infine vengono descritti i meccanismi di sincronizzazione master-slave e la funzionalit� di distributed clock. La quinta ed ultima parte di questa sezione del corso descrive i protocolli di alto livello che � possibile utilizzare per lo sviluppo di applicativi secondo lo standard EtherCAT quali il CoE (CANopen over EtherCAT), il SoE (Sercos o servodrive over EtherCAT), l'EoE (Ethernet over EtherCAT) e il FoE (File over EtherCAT).

Esercitazione pratica

L'ultima parte del corso EtherCAT fornisce un esempio pratico di quanto descritto precedentemente.
Grazie all'utilizzo di un controllore EtherCAT, di alcuni nodi di I/O e di alcuni tool di sviluppo sar� configurata una rete, sviluppata una applicazione di esempio e monitorata in tempo reale.

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