Profinet vs EtherCat

[mkRE]

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Hallo zusammen, ich hoffe ich kann etwas Unterstützung erhalten bei einem Thema was mich momentan reizt.
Und zwar habe ich heute mal diesen Link gesehen bzw. das Video:

http://w3.siemens.com/mcms/mc-syste...simotion/video/seiten/profinet-schneller.aspx

hier wirbt Siemens das der Profinet schneller geht und Leistungstärker als alles andere ist und werben mit 31,25µs.

Klingt für mich überzeugend aber...

Jetzt zu meinen Frage hat jemand von euch schon Erfahrung mit dem Profinet unter Simotion gemacht?
Haben die von Siemens da bei EtherCat abgeguckt was die "Ein Telegramm" Variante für alle Teilnehmer angeht?
Wie verhält sich die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Achs und EA Anzahl habt ihr da Erfahrungen?

Im gängigen EA-Bereich also nicht unter Simotion kann der Profinet doch nicht so schnell werden nicht einmal annähernd, habt ihr da Erfahrung mit dem Schnellsten Protokoll?


Was ist eurer Meinung nach besser und Stabiler EtherCat oder der Simotion Profinet? EtherCat wird da wohl etwas langsammer sein als das womit Siemens jetzt wirbt, jedoch würde mich die Stabilität interessieren.
EtherCat ist da eigentlich sehr solide und ich dachte das wäre der beste "Feldbus" auf dem Markt heutzutage.

Würde mich sehr über euren Rat und Erfahrungen freuen. Links wären auch interessant.

Viele Grüße

 

[ChristophD]

Hallo,

ja Erfahrungen mit PROFINET und SIMOTION habe ich , mit EtherCat dagegen keine.
Das mit dem abschauen glaube ich eher nicht, beide Protokolle basieren auf der gleichen IEC Norm 61158 welche das Grundgerüst liefert.
EtherCat ist halt von Beckhoff getrieben und PROFINET von Siemens.
Das mit dem "Ein Telegram" war schon von Beginn an bei PROFINET IO implementiert.
Bei der Geschwindigkeit muss man aufpassen welche Abhängigkeit man nimmt.
Die Achsanzahl ist untergeordnet für den Buszyklus das sind nur einfach Daten nicht mehr und nicht weniger.
Ein Profinet Telegram kann maximal 1440 Byte Nutzdaten transportieren und das dann aufgeteilt auf verschiedene Devices (FU, I/O,...).
Die Achsanzahl hat aber starken Einfluss auf die Applikationszyklen der Simotion, sprich je mehr Achsen genutzt werden desto größer die Rechenzeit,
es kann also ein schneller Bustakt möglich sein, aber der Applikationszyklus ist langsamer.

Was verstehst du unter "gängigen EA-Bereich"?
Die genannten 31,25 µs urden mit Simotion und ET200SP IO erreicht, also schon gängige IO.
Es gibt auch kein Simotion spezifisches PROFINET, das ist das gleiche wie es auch bei der S7 verwendet wird, nur besteht dort kein großer Bedarf an Schnelligkeit und Taktsynchronität.

Was die Aussage des Videos angeht:
Die 31,25 µs werden nirgendwo erwähnt, lediglich mal eingeblendet.
Auch ob das dann taktsynchron ist wird nicht gesagt.
Das schnellste was ich selber projektiert und am laufen habe war 250µs mit CU320-2 PN am Profinet, weiter runter dürfte es momentan nicht gehen, eventuell macht man da ja mal was mit TIA ?

Gruß
Christoph

 

[mkRE]

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Hallo Christoph

Danke für deine Antwort.

Mit normalen EA Bereich meinte ich den üblichen für die meisten Anwendungen verwendeten Profinet RT. Simotion benutzt ja Profinet IRT sorry .
Wenn das "Ein Telegram" Prinzip schon von Anfang an bei Profinet war wobei du recht hast sorry, dann verstehe ich nicht wo der Unterschied zu EtherCat sein soll.
Technisch gesehen funktiniert EtherCat ja folgendermaßen:

Die EtherCAT-Slave-Geräte entnehmen die für sie bestimmten Daten, während das Telegramm das Gerät durchläuft. Ebenso werden Eingangsdaten im Durchlauf in das Telegramm eingefügt. Die Telegramme werden dabei nur wenige Nanosekunden verzögert usw.

und Anhand der folgenden Daten ist Profiner IRT nicht so Leistungsstark:


EtherCAT verfügt über eine sehr hohe Netzwerk-Performance. Im EtherCAT-Slave erfolgt die gesamte Protokollbearbeitung in Hardware und ist damit unabhängig von der Laufzeit von Protokollstacks, CPU-Performance oder Software-Implementierung. Die Update-Zeit für 1.000 E/As beträgt nur 30 μs – einschließlich I/O-Durchlaufzeit. Mit einem einzigen Ethernet-Frame können bis zu 1.486 Byte Prozessdaten ausgetauscht werden – das entspricht fast 12.000 digitalen Ein- und Ausgängen. Für die Übertragung dieser Datenmenge werden dabei nur 300 μs benötigt. Für die Kommunikation mit 100 Servoachsen werden nur 100 μs benötigt. In dieser Zeit werden alle Achsen mit Sollwerten und Steuerdaten versehen und melden ihre Ist-Position und Status.

Quelle: http://www.feldbusse.de/EtherCAT/ethercat.shtml

Würd mich sehr freuen wenn du mir da ggf. etwas zu sagen kannst bezogen auf IRT auch zu Diagnose Komfort usw. wie ich sehe hast du schon viel Erfahrung gesammelt.

 

[mkRE]

Was die Aussage des Videos angeht:
Die 31,25 µs werden nirgendwo erwähnt, lediglich mal eingeblendet.

Im Video wird die Zykluszeit von 31,25 µs gesprochen und eingeblendet, sowie alles läuft Synchron im gleichen Takt.
Mich hat somit interessiert unter welchen Bedingungen und EA Bereich somit.

Viele Grüße

 

[Glasesba]

Hallo,

das bisherige Profinet IRT konnte nur 250µs Zykluszeit, damit wurde sichergestellt dass zwischen den IRT Telegrammen noch normale Ethernet Telegramme übertragen werden können. Somit ist Profinet zu 100% kompatibel zu Standard Ethernet. Das geht bei Ethercat so nicht, normales Ethernet muss dort über spezielle Klemmen getunnelt werden (z.B Beckhoff EL6601). Dafür war Ethercat deutlich schneller. Mit der Profinet Spezifikation 2.3 wurde die minimale Zykluszeit auf 31,25µs gesenkt um mit Ethercat mithalten zu können (Allerdings kenn ich bisher kein Gerät welches das wirklich unterstützt). Dafür werden nun auch die Daten mehrerer Teilnehmer in einem Telegramm zusammengefasst (Dynamic Frame Packaging). Damit weiterhin Standard-Ethernet ohne Zusatzkomponenten funktioniert werden die Standard Telegramme vom ersten Profinet IRT 2.3 Teilnehmer "verpackt" in das Durchlauftelegramm und vom letzten Teilnehmer in einer Profinet IRT Linie wieder "entpackt".

 

[Glasesba]

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https://www.youtube.com/watch?v=5-5NfEo44Jc

 

[Thomas_v2.1]

Hier gibt es noch einen Vergleich zwischen Profinet und Ethercat mit Erläuterung der Unterschiede, allerdings durch die Ethercat-Brille gesehen:

https://www.ethercat.org/en/downloads/downloads_5AED3409F60546F9B5F0049D361969C4.htm

 

[mkRE]

Dafür war Ethercat deutlich schneller. Mit der Profinet Spezifikation 2.3 wurde die minimale Zykluszeit auf 31,25µs gesenkt um mit Ethercat mithalten zu können (Allerdings kenn ich bisher kein Gerät welches das wirklich unterstützt).

Hallo Glasesba,

das ist sehr informativ eingentlich erklärt das alles was du sagtest.
Aber was meinst du genau mit Geräten die das nicht unterstützen?Die EA Module unterstützen das doch oder nicht?Sonst macht es ja keinen sinn Reklame zu machen. Bei EtherCat - Die Update-Zeit für 1.000 E/As beträgt nur 30 μs – einschließlich I/O-Durchlaufzeit

Außerdem noch eine kleine Frage: kann man ihrgendwie bestimmen welche Auswirkungen die Achsanzahl auf die Zykluszeit haben? z.B. 10 Achsen und 2 EA Module in einem System System als Bsp.?

Viele Grüße

 

[mkRE]

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Hier gibt es noch einen Vergleich zwischen Profinet und Ethercat mit Erläuterung der Unterschiede, allerdings durch die Ethercat-Brille gesehen:

https://www.ethercat.org/en/downloads/downloads_5AED3409F60546F9B5F0049D361969C4.htm

Thomas auch dir Danke für den Link, sieht interessant aus lese ich mir durch!!
Aber wie du schon sagt durch die EtherCat Brille gesehen.
Diese Brillen Statistiken der Hersteller versuche ich dann immer noch durch meinungen von Praktikern im Netz zu erweitern. Nichts ist besser als die Erfahrung der Anwender. Daher frage ich liebe noch hier das ist der beste support!

 

[zako]

hier wirbt Siemens das der Profinet schneller geht und Leistungstärker als alles andere ist und werben mit 31,25µs.

Wie verhält sich die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Achs und EA Anzahl habt ihr da Erfahrungen?

Im gängigen EA-Bereich also nicht unter Simotion kann der Profinet doch nicht so schnell werden nicht einmal annähernd, habt ihr da Erfahrung mit dem Schnellsten Protokoll?
Was ist eurer Meinung nach besser und Stabiler EtherCat oder der Simotion Profinet? EtherCat wird da wohl etwas langsammer sein als das womit Siemens jetzt wirbt, jedoch würde mich die Stabilität interessieren.
EtherCat ist da eigentlich sehr solide und ich dachte das wäre der beste "Feldbus" auf dem Markt heutzutage.

Ich denke mal, dass Du bzgl. Geschwindigkeit, Stabilität, Jitter keine nennenswerten Einschränkungen in der Praxis haben wirst (hier gibt es für beide Bussysteme entsprechende Referenzen). Aber wo sind denn die Applikationen, wo man 250 / 50 / 31,25µs braucht?
Schnelle IO- Logik kann gleich durch entsprechende Hardware lösen. Messtaster, Nocken durch entsprechende Zeitstempelfunktionalität (da ist man im 1µs Bereich an Genauigkeit).
Ist es da nicht interessanter welche Netzwerk- Topologien umsetzbar sind, geht z.B. WLAN (auch bei Taktsynchronität), Multimaster in einem Netzwerk, können TCP/IP- Daten schnell mitübertragen werden (und nicht erst getunnelt) ... (zumindest bei Profinet ist das gegeben).
Es gibt immer Anwender die sich von Sprüchen wie "aus ms werden µs" usw. beeinflussen lassen. Aber auch beim Schwanzvergleich gilt, dass erst das rein- und raus die Meter macht.

 

[mkRE]

Es gibt immer Anwender die sich von Sprüchen wie "aus ms werden µs" usw. beeinflussen lassen. Aber auch beim Schwanzvergleich gilt, dass erst das rein- und raus die Meter macht.

Beim Schwanzvergleich gibt es noch wichtigere Parameter "Die Effektivität und die Positioniergenauigkeit" nur mal nebenbei.

Naja ist jetzt nicht so wichtig.

Finde deine Antwort oberhalb dem Schwanzvergleich ok.
Es gibt aber Applikationen die eine exakte Positionierung benötigen und da können 1ms oder 31,25µs schon einen unterschied ausmachen.

Nur wie ist es den nun bzw. wie ändert sich den die Zykluszeit wenn ich entweder 10 oder 100 Achsen laufen habe bei Simotion ob da jemand Erfahrungen hat.

Die andere Frage war wie hat den Siemens nun die 31,25µs hinbekommen die mussten doch einige Geräte aus ihrem Portfolio angeschlossen gehabt haben. EA Module usw. die diese Zeiten verarbeiten können.

Viele Grüße

 

[zako]

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Es gibt aber Applikationen die eine exakte Positionierung benötigen und da können 1ms oder 31,25µs schon einen unterschied ausmachen.

NEIN ! , siehe folgend:
Ich gehe mal davon aus, dass Du einen SINAMICS S120 als Antrieb unter der SIMOTION hast. Dann haste eh gewonnen, da das Störverhalten im Lageregler im Stromreglertakt des Antriebs gerechnet wird (derzeit min. 31,25µs). Mir sind keine Applikationen bekannt, wo diese niedrigen Abtastzeiten noch Vorteile bzgl. einer Positioniergenauigkeit bringen.
Hier spielen ganz andere Daten eine Rolle (der Stromregler zieht zwar bereits bei Standardeinstellung auf eine Grenzfrequenz >1000Hz). Aber wenn es um schnelle Maschinen geht, dann muss auch das Moment noch gestellt werden können. Da ist es eben ganz gut, wenn der Umrichter nicht nur den "klassischen" Innenkreis als Ausgangspannung fährt. Ebenso wenn Du eine geregelte Einspeisung nimmst (ALM) kannst Du auch bei einem 400V Netz Ausgangsspannungen von >500V stellen und entsprechend den Strom gegen der EMK und Induktivität in den Motor treiben. Das hat nichts mit einer Zykluszeit zu tun.
Jetzt kommst Du zum Drehzahlregler: Du hast es immer mit Mechaniken zu tun. D.h. Resonanzfrequenzen (typ. Schwingung zwischen Last und Motor) und Tilgerfrequenzen (Schwingung der Masse selbst (wenn Motor festgebremst wäre). Hier kannst Du dann per Bodediagramm diese Frequenzen identifizieren. Da wirst Du feststellen, dass auch bei Trägheitsärmeren Aufbauten entsprechende Stellen identifizierbar werden. Tilgerfrequenzen stellen da eine Grenze da (es gibt noch ein paar Kniffs, wie Nullstellenkompensation durch entsprechende Überlagerungsfilter aber das hat auch nichts mit der Abtastzeit zu tun). Das sieht man am besten wenn man mit der Messfunktion mal das Übertragungsverhalten zwischen Motorgeber und externen Geber aufnimmt. Dies ist dann auch gleichzeitig die Grenze für den Lageregelkreis.
Es gibt theoretische Betrachtungen (die man auch in der Praxis nachweisen kann) inwieweit die Abtastzeit auf die einstellbaren Regelparameter wirkt. Gerade beim Lageregler spielt die Abtastzeit nicht mehr die ganz große Rolle (aber mit einem DSC- Telegramm bist Du dann relativ unabhängig davon). Ich habe auch schon Druckmaschinen in Betrieb genommen, da sind wir damals mit 1,6ms Lagereglertakt gefahren ohne DSC und die Genauigkeitsanforderungen wurden erreicht.
Ich bin auch schon gefragt worden, wenn man an der Rechenzeitgrenze der Steuerung gestoßen ist, ob man jetzt die nächst größerer nehmen muss (meist haben die Leute dann an den Takten eh nichts geändert und nutzen die Voreinstellung). Wenn man jetzt etwas langsamer rechnet, heisst das noch lange nicht, dass die Maschine nicht mehr so genau positioniert. Gut ein Vertriebsmann wird Dir gerne die nächst größere Steuerung verkaufen, bzw. sagen, häng doch noch eine weitere daneben, ist ja bei PROFINET nicht das Thema wegen die Multimasterfähigkeit. Aber wenn Du Dir das von irgendwelchen Verkäufern erzählen lässt, dass Du unbedingt überall das schnellste brauchst ...

Grüße
Zako

 

[Glasesba]

Hallo Glasesba,

das ist sehr informativ eingentlich erklärt das alles was du sagtest.
Aber was meinst du genau mit Geräten die das nicht unterstützen?Die EA Module unterstützen das doch oder nicht?Sonst macht es ja keinen sinn Reklame zu machen. Bei EtherCat - Die Update-Zeit für 1.000 E/As beträgt nur 30 μs – einschließlich I/O-Durchlaufzeit

Außerdem noch eine kleine Frage: kann man ihrgendwie bestimmen welche Auswirkungen die Achsanzahl auf die Zykluszeit haben? z.B. 10 Achsen und 2 EA Module in einem System System als Bsp.?

Viele Grüße

Das bedeutet das Profinet 2.3 theoretisch 31,25µs kann, ich aber keine Geräte kenne die das wirklich unterstützen. Z.b. kann die neue S7-1500 auch "nur" 250µs, genauso kann die Simotion/Sinamics aktuell "nur" 250µs. Genauso die ET200SP, auch "nur" 250µs.

 

[mkRE]

Hallo zusammen, vielen Dank für die ausführlichen Informationen!
Im großen und ganzen gäbe es vom heutigen Stand gesehen somit keinen Unterschied mehr zwischen EtherCat und Profinet bezogen auf die möglichen Zykluszeiten.
Das hat mich sehr überzeugt.

Vielen Dank.

 

[mkRE]

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NEIN ! , siehe folgend:
Ich gehe mal davon aus, dass Du einen SINAMICS S120 als Antrieb unter der SIMOTION hast.

Benutzt wird sehr warscheinlich ein Sinamics S120 wie du vermutet hast und eine SIMOTION D435-2 Steuerung. Insgesamt 9 Achsen sowie einige EA Module.

Sollte eigentlich so in Ordnung sein

Viele Grüße

 

[SUW]

Es gibt durchaus Geräte die schon die 125µs haben, S120 und Simotion
Und wer das benötigt, sind vor allem diejenigen, die ihre Reglerstrecke auftrennen, sprich den Drehzahlregler in einem überlagerten System rechnen wie z.B. der Simotion aber keine Technologiefunktionen verwenden (eigene Drehzahlregler)
Dann brauch ich eine schnelle, taktsynchrone Kommunikation zwischen meinem Stromregler und meinem Drehzahlregler

 

[mkRE]

Hallo SUW, danke das ist auch ein guter Tipp.Simotion ist in dem Fall ein überlagertes System hab ich richtig verstanden?!

Gesendet von meinem D5803 mit Tapatalk

 

[zako]

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Es gibt durchaus Geräte die schon die 125µs haben, S120 und Simotion
Und wer das benötigt, sind vor allem diejenigen, die ihre Reglerstrecke auftrennen, sprich den Drehzahlregler in einem überlagerten System rechnen wie z.B. der Simotion aber keine Technologiefunktionen verwenden (eigene Drehzahlregler)
Dann brauch ich eine schnelle, taktsynchrone Kommunikation zwischen meinem Stromregler und meinem Drehzahlregler

Im Gegensatz zu Positionierachsen (Ausführungen hierzu siehe Beitrag #12) spielt bei drehmomentgeregelten Achsen die Zykluszeit eine bedeutendere Rolle.
Ein Beispiel das mir hier einfällt, ist eine Produktionsmaschine die mit einer Steuerung ausgestattet war, die als Kommunikationsbus Ethercat eingesetzt hat (4ms). Laut Aussage des Maschinenbauers hängt der Interpolationstakt in dieser Steuerung fest vom Buszyklus ab . Die Achsen werden lagegeregelt verfahren.
Nun wurde zur Vermeidung von Leistungsspitzen ein Schwungradmotor eingesetzt. Aber bei Laststößen von z.B. 300kW ist so ein Zwischenkreis schon mal in ein paar wenigen Millisekunden leergesaugt. Also ist hier eine schnellere Zykluszeit sinnvoll, v.a. da ein dynamischer SERVO- Antrieb die Leistung in <1ms aufbaut und den Antriebszwischenkreis puffern kann.
Mit der vergleichbaren SIEMENS- Steuerung (aus Sicht der Rechenleistung) mit PROFINET IRT kann nun die gleiche Zykluszeit für die Positionierachse verwendet werden, aber zusätzlich eine SERVO FAST- Task, wo z.B. in 250µs der Schwungradspeicher geregelt werden kann.
Ist jemanden bekannt, ob das mit Beckhoff / Ethercat auch möglich ist?

 

[MasterOhh]

Ich weiß nicht wie die 4ms mit EtherCAT zusammenhängen sollen. Das kann doch nur eine Zykluszeitbegrenzung seitens der verwendeten Steuerung gewesen sein. Rein vom Bus her könntest du bei EtherCAT locker weit unter 100µs kommen.
Du brauchst natürlich eine potente Steuerung die solche Zykluszeiten auch bedienen kann. Bei einem Beckhoff IPC oder einer CX20xx kannst du schon stink normale SPS-Tasks im Sub-ms Zyklusbereich haben und wenn die Achsen über einen NC-Kern laufen sind 250µs oder weniger locker drin. Bei den Multi-Core Steuerungen von Beckhoff kannst du die NC dann noch auf einen eigenen CPU Kern auslagern der durch nichts anderes belastet wird.

 

[zako]

Der Maschinenbauer hat eine passende Steuerung gewählt, die seine Anforderungen erfüllte (er hätte noch mehr Geld ausgeben und eine schnellere Steuerung wählen können). Nachdem auch einiges an Anwenderprogramm drinn ist und entsprechende Anzahl von Achsen hat er eine Sollwertinterpolationszeit von 4ms gewählt, was auch ausreichte.
Nun ging es darum die Anwendung um eigene schnellere Regelungsstruktur zu ergänzen.