Definition und Zweck:
Distributed Clocks (DC) ist eine innovative Technologie, die integraler Bestandteil des EtherCAT-Echtzeit-Ethernet-Systems von Beckhoff ist. Ihr Hauptzweck ist es, eine extrem präzise Zeitsynchronisation über das gesamte EtherCAT-Netzwerk zu ermöglichen, typischerweise im Nanosekunden-Bereich. Dies ist eine der Schlüsselfunktionen, die EtherCAT seine überragende Echtzeitfähigkeit und Präzision verleiht.
Im Gegensatz zu zentralen Taktgebern oder der Synchronisation über Software wird bei Distributed Clocks ein Master-Takt in den EtherCAT-Slaves über Hardware-Zeitstempel in den EtherCAT Slave Controllern (ESCs) verteilt und synchronisiert. Jeder EtherCAT-Slave verfügt über eine eigene Uhr, die mit den Uhren der anderen Slaves und des Masters synchronisiert wird.
Funktionsweise und Vorteile:
- Präzise Zeitstempelung: Datenpakete erhalten hardwareseitig Zeitstempel beim Senden und Empfangen, wodurch die Laufzeitverzögerungen der einzelnen Slaves und Kabelsegmente genau gemessen und kompensiert werden können.
- Globale Systemzeit: Es entsteht eine einheitliche, präzise und über das gesamte Netzwerk synchronisierte Systemzeit.
- Exakte Gleichzeitigkeit: Ermöglicht die Durchführung von Aktionen (z.B. das Schalten von Ausgängen, das Starten von Messungen, das Setzen von Motion-Sollwerten) in mehreren Slaves gleichzeitig mit extrem geringem Jitter.
- Zykluszeiten: Unterstützt extrem kurze und deterministische Zykluszeiten (bis zu 31,25 µs) für hochdynamische Anwendungen.
- Echtzeitfähigkeit: Eine wesentliche Komponente für die harte Echtzeitfähigkeit von EtherCAT.
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Distributed Clocks ist für alle Anwendungen unerlässlich, die höchste Anforderungen an Synchronisation und Präzision der Bewegungen oder Messungen stellen:
- Hochdynamische Motion Control: Für die koordinierte Steuerung mehrerer Servomotoren in Werkzeugmaschinen, Robotern, Verpackungs- und Druckmaschinen.
- Elektronische Kurvenscheiben und Getriebe: Für die synchrone Bewegung von Master- und Slave-Achsen.
- Messwerterfassung: Präzise Zeitstempelung von Messwerten für genaue Analysen.
- Qualitätskontrolle: Synchronisierte Bildaufnahme in Vision-Systemen.
- Laserbearbeitung: Präzise Triggerung von Lasern in synchroner Bewegung.
Distributed Clocks ist ein Alleinstellungsmerkmal von EtherCAT und ein Schlüssel für die Realisierung hochperformanter und präziser Maschinenkonzepte im Sinne von Industrie 4.0.
→ Siehe auch: EtherCAT, Echtzeitfähigkeit, Motion Control, Jitter, Synchronisation, TwinCAT
