让故障诊断更轻松——软件解锁EtherCAT以太网协议诊断
通过独立于供应商的诊断接口，EtherCAT主站可通过人机界面或第三方工具获取详细的从站诊断信息和网络运行状况。
EtherCAT 以太网协议独立于供应商的诊断接口规范，是EtherCAT技术协会（ETG）在SPS IPC Drives 2018上发布的公告之一。该接口将帮助EtherCAT供应商收集和分析数据，以确定影响整个EtherCAT网络组件的内部或外部问题。被称为ETG.1510“主诊断接口配置文件”的规范，将提供可获得的升级，以便轻松访问网络的健康状态。
在同一个网络上，EtherCAT可以实时支持多达65535个设备。它还具有一系列循环和非循环诊断信息，可快速应对错误并对间歇性问题进行深入分析。
该接口将提供基于主站的软件，以便所有网络用户都可以使用此数据。因此，工厂可以通过诊断接口提高机器性能并延长正常运行时间，而无需对从站或EtherCAT 从控制器（ESC）硬件进行任何升级。要了解诊断接口的价值，了解EtherCAT提供的内置诊断非常重要。
新的诊断接口计划
200 多个经过认可的EtherCAT 主站，涵盖从传统的可编程逻辑控制器（PLC）到基于PC的软件。许多人很容易调用诊断信息，但并不是全部如此。一个需要关注的因素是EtherCAT网络诊断有三个位置：从属寄存器，EtherCAT上的DS402CAN协议（CoE）和带工作计数器（WKC）概念的循环过程数据。
问题不在于可用的网络数据量；EtherCAT已经非常擅长精确定位错误，包括连接器松动、布线顺序错误、电缆损、对从站的意外影响、EMC 干扰和误码等。
新诊断接口不会改变现有容量，但是会像拉网一样整合所有信息。该接口将收集由硬件和软件导致的错误，以评估网络的健康状况。它还将保持最小的文件大小，因此可以在任何EtherCAT控制器上使用——即使是内存有限的紧凑型嵌入式设备也可使用。
诊断接口的访问机制， 将根据现有的EtherCAT 主对象字典和邮箱网关功能提供EtherCAT从站的诊断信息。
该接口在后台运行，使主设备可以投射较宽的网络，以提取存储在从属设备中的所有诊断数据。独立于供应商的设计，还允许任何主站将第三方分析工具与ETG.1510 结合使用。
图1 ：新ETG 诊断接口使供应商能够独立访问EtherCAT 诊断数据。无论他们使用基于PC 的控制器还是传统的PLC 作为EtherCAT 主站，它都允许用户进行排除故障或提高机器性能。图片来源：EtherCAT 技术协会
不同的网络诊断变体
通过该接口，工程师可以访问一系列诊断。这在很大程度上依赖于工作计数器，它是在每个数据报末尾的16 位字段。EtherCAT从站增加每个工作计数器的读和写命令。然后，主设备将数据报与预期值进行比较，丢弃任何坏帧并将所有的好帧转发给控制应用程序。
该接口可以报告的EtherCAT网络诊断的其它变体包括：
● 丢失的链接错误：当物理连接到从站的部件消失时，从站在内部表示它已丢失与下一个从站的物理连接。
● 无效帧错误（CRC）：以数学方式检查每个帧，并统计和丢弃坏帧。
● 物理层错误：能够检测帧损坏并增加计数器。物理层错误与CRC 错误不同，并且错误的比率在诊断来自噪声的间歇性错误中很重要。
● 状态机错误：当EtherCAT从站的内部状态与主站命令的状态不同时，会发生这种情况。
● 产品视觉序列号错误：当网络拓扑与主站预期的网络拓扑不匹配或从站设备连接顺序错误时，通常会发生这些错误。
对于循环和非循环诊断，这些机制增加了分析和比较功能，例如检查丢失链接计数器的无效帧，反之亦然。虽然硬件和软件的循环同步诊断依赖于工作计数器，但非循环硬件诊断涉及链路丢失计数器和无效帧计数器。非循环软件诊断还涉及状态机错误。Ethercat从系统在芯片级整合了所有的诊断机制，因此，它们将在传统和未来的组件上保持可用。
图2 ：EtherCAT 提供硬件和软件诊断，包括循环和非循环信息。新的诊断接口软件在同一个位置收集不同的信息。
让诊断更轻松
诊断接口可解锁大量EtherCAT拓扑信息，为最终用户、主组件供应商和诊断工具供应商提供显著优势。利用这些数据，工程师能够快速进行故障排除并确定错误发生的位置。例如，那些看起来没有问题正在运行的从站可能需要维护、修理或更换，因为它存储了400 个链路丢失计数。
如果没有ETG.1510 规范，那些没有配置收集这些信息的主站将需要新的代码。但是，对于可自动将定位其在主服务器上的位置来访问数据的主服务器，该规范还将增强其功能。利用第三方诊断工具和HMI，它还可以更轻松地访问数据。软件接口将使所有EtherCAT 系统架构和主站受益。
图3：当返回EtherCAT主站的工作计数器（WKC）值与预期值不匹配时，数据报中的所有输入数据都将被丢弃，计数器将递增。
- 完 -
本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2019年07月刊《技术文章》栏目，原标题为：软件解锁EtherCAT以太网协议诊断
本期杂志
喜讯：《控制工程中文版》小程序上线，点击此杂志封面即可打开小程序阅读过往杂志。