INTERBUS integriert das Internet-Protokoll (IP)

Transkript

1 INERBUS integriert das Internet-Protokoll () Jürgen Jasperneite Phoenix Contact GmbH System Development Department Flachsmarktstr. 8-28, D Blomberg 1 / J.Jasperneite / 08/00

2 Aufbau Motivation Anwendungsbeispiele Realisierung von -over-inerbus Leistungsfähigkeit Integration in die Kommunikationsinfrastruktur Zusammenfassung 2 / J.Jasperneite / 08/00

3 Verdrängt Ethernet den Feldbus? 3 / J.Jasperneite / 08/00

4 Vorteile Ethernet CP/ Verfügbarkeit einer Vielzahl von Hard- und Software- Komponenten aus stückzahlintensiven Märkten Integration von CP/ in nahezu jedem Betriebssystem Möglichkeit der Nutzung von Internet-echnologien oder Office-Applikationen für die Automatisierungstechnik. 4 / J.Jasperneite / 08/00

5 Die 4 Grundrechenarten der Feldkommunikation Signale erfassen schnelle und einfache Erfassung der Signale der Prozeßperipherie Gefahren beherrschen Übertragung sicherheitsrelevanter Informationen (z.b. Not-Aus) Antriebe synchronisieren schnelle und zeitgenaue Synchronisation von Antriebsfunktionen für verteilte Regelungen. Welten verbinden Schaffen einer durchgängigen Kommunikation zwischen Geschäftsprozessen und Produktion 5 / J.Jasperneite / 08/00

6 Bewertungskriterien für die Feldkommunikation Wirtschaftlichkeit Echtzeitfähigkeit 100% Ethernet-CP/ 0 100% Feldbus 100% Handhabbarkeit 100% Diagnose 6 / J.Jasperneite / 08/00

7 Folgerung Es ist nicht sinnvoll Ethernet-CP/ zwanghaft zu einem weiteren Feldbus zu entwickeln, sondern die komplementären Eigenschaften dieser beider echnologien zu kombinieren. Ethernet CP/ hat großes Potential in der Anforderung Welten verbinden INERBUS (IEC 61158) ist das erste Feldbussystem, welches das Internet-Protokoll () nahtlos integriert, um durchgängige, transparente Kommunikation für -basierte Protokolle (HP, FP, SNMP, RPC...) im Feldbereich zu ermöglichen, und das ohne eine Beeinflussung der Prozeßdatenqualität!! 7 / J.Jasperneite / 08/00

8 Beispiel 1: Web-based Management PLC Anwendungsproblem: Jedes intelligente Feldgerät hat seine eigene Parametrierungssoftware Internet/ Intranet Feldbus Roboter Hersteller C Web Browser Antrieb Hersteller A Antrieb Hersteller B 8 / J.Jasperneite / 08/00

9 Integration Ethernet/INERBUS Server Client H P CP/ EH Internet/ Intranet -Forw. EH IB PD P M S H IB S N M P P CP/ MIB Ethernet PD/PMS INERBUS 9 / J.Jasperneite / 08/00

10 Integration Ethernet/INERBUS Server Client H P CP/ EH Internet/ Intranet -Forw. EH IB PD P M S H IB S N M P P CP/ MIB Ethernet PD/PMS INERBUS 10 / J.Jasperneite / 08/00

11 Vorteile WBM Keine Installation von Bedienprogrammen notwendig bekanntes GUI weitestgehend plattformunabhängig (Windows, UNIX) Zugriff von jeder Stelle des Netzwerkes möglich 11 / J.Jasperneite / 08/00

12 2. Beispiel: Programmieren im Feld Ethernet Anwendungsproblem: Steuerung und technischer Prozess sind häufig räumlich getrennt! PLC SPS-Anschaltbaugruppe mit EH und INERBUS Datei Bearbeiten Engineering ool INERBUS PG PPP V24 12 / J.Jasperneite / 08/00

13 Integration Ethernet/INERBUS PLC Rack Datei Bearbeiten Engineering PGool CP/ CP/ EH Runtime-Interface Programming-Interface Ethernet -Forw. EH IB IB-PPP Bridge IB PPP V.24 PPP V.24 PC to other Fielddevices Ethernet PD/PMS INERBUS 13 / J.Jasperneite / 08/00

14 Integration Ethernet/INERBUS PLC Rack Datei Bearbeiten Engineering PGool CP/ CP/ EH Runtime-Interface Programming-Interface Ethernet -Forw. EH IB IB-PPP Bridge IB PPP V.24 PPP V.24 PC to other Fielddevices Ethernet PD/PMS INERBUS 14 / J.Jasperneite / 08/00

15 Realisierung von -over-inerbus Einführung eines neuen Dienstes Data-Send-Acknowledged DSA im Parameterkanal des INERBUS. Der Dienst DSA erlaubt die Übertragung von LLI-User-PDU s für nicht bestätigte, verbindungslose LLI-User-Services. Dieser Dienst wird zur transparenten Datenübertragung höherer Protokolle z.b. CP/ verwendet. Die Übertragung dieser Daten erfolgt in Analogie zu dem Parameterkanal zeitlich parallel zum Prozeßdatenaustausch! 15 / J.Jasperneite / 08/00

16 Protokollarchitektur Dienste LLI-User Data-ransfer-Confirmed (DC) Data-ransfer-Acknowleged (DA) Data-Send-Acknowledged (DSA) Associate (ASS) Abort (AB) Real-time Application API (z.b. C, DDI) PMS Internet Protocol () Lower Layer Interface (LLI) Peripherals Data Link (PDL) DAS-Service Layer 7 Layer 2 16 / J.Jasperneite / 08/00

17 SAR-Mechanismus LLI_PDU Seg.1 Seg.2 Seg.n LBW Data Out[i] Data Out[i-1] Data Out[k] Data Out[1] FCS LBW Data In[i] Data In[i-1] Data In[k] Data In[1] FCS LLI_PDU 17 / J.Jasperneite / 08/00

18 MSC (Slave) USER LLI PDL BLL MAC DSA_Data.req() SPA.req() BLL_Cycle.ind() MAC_Cycle.ind() BLL_Data.req() MAC_Data.req() BLL_Cycle.ind() MAC_Cycle.ind() BLL_Data.req() MAC_Data.req()... SPA.cnf(+) BLL_Cycle.ind() MAC_Cycle.ind() DSA_Data.cnf(+) BLL_Data.req() MAC_Data.req() 18 / J.Jasperneite / 08/00

19 Koexistenz von Diensten z.b. IEC 1131 Complex FD Simple IO Client H P CP/ EH Internet/ Intranet PD -Forw. EH IB PD H P P CP/ IB S N M MIB INERBUS PD IB 19 / J.Jasperneite / 08/00

20 Leistungsbetrachtung 1 Baudrate IBS _ Cycle = 13 (6 + N) SW N = k i= 1 PLi _ h = M 1 IBS _ Cycle 8 Gilt für jeden yp der Payload eines IB-eilnehmer! IBS_Cycle : L2 [ms] IBS_Cycle : L2 Zykluszeit [ms] N :: Summe aller aller Nutzdaten [Byte] mit mit N = Byte Byte SW : [ms] SW : Softwarelaufzeit [ms] (implementierungsabhängig) des des IB-Masters (typ. (typ. SW 0,7 ms) SW = 0,7 ms) PL PL i : des mit i i : L2-Payload des i.-ten eilnehmer [Byte] mit 1 = i = k k :: Anzahl der der eilnehmer mit mit k = M :: reservierte L2-Payload [Byte] für für den den -Zugang eines eilnehmers (typ. (typ. M=8) Baudrate :: physikalische Übertragungsrate des des IB IB [Bit/s] {0,5 {0,5;; 2} 2} Mbit/s _h :: Durchsatz [kbit/s] für für -Datagramme 20 / J.Jasperneite / 08/00

21 Leistungsbetrachtung IBS_Cycle [ms] _h [kbit/s] typ N [Byte] IBS_Cycle 0,5 MBit/s _h 0,5 MBit/s IBS_Cycle 2MBit/s _h 2 MBit/s -eilnehmer mit M = 8 Byte konfiguriert. 21 / J.Jasperneite / 08/00

22 Integration in die Kommunikationsinfrastruktur CP/-eilnehmer (Hosts) haben nur beschränkte Routing-Fähigkeiten, sie nutzen in der Regel ein Default-Gateway anstelle einer eigenen Routingtabelle, deren (manuelle) Wartung Zeit und Know-How erfordert. Router verringern den Aufwand für das Netzwerk-Management, indem sie als Gateways dafür sorgen, dass -Pakete ihre Empfänger auf kürzestem Wege erreichen. Router teilen einander per Routingprotokoll mit, welche Netze sie wie schnell erreichen können und erstellen auf Basis dieser Informationen, insbesondere bei Änderungen der Netzwerktopologie, ihre Routingtabellen automatisch. 22 / J.Jasperneite / 08/00

23 SYSFAILPCRUN FCDBG Integration in die Kommunikationsinfrastruktur Marketing Produktion SYSFAILPCRUN FCDBG PLC 10BASE- AUI EH / EDV SYSFAILPCRUN FCDBG 10BASE- AUI PLC SYSFAILPCRUN FCDBG 10BASE PLC 10BASE Gateway AUI V24 PPP V24 PG AUI / J.Jasperneite / 08/ INERBUS

24 SYSFAILPCRUN FCDBG SYSFAILPCRUN FCDBG Integration in die Kommunikationsinfrastruktur Marketing Produktion PLC 15 SYSFAILPCRUN FCDBG 10BASE- AUI Muss eine vollwertige Routerfkt.erbringen! 10BASE- 15 AUI EDV PLC SYSFAILPCRUN FCDBG 10BASE BASE- 15 PLC + AUI Gateway V24 PPP V24 AUI / J.Jasperneite / 08/ INERBUS

25 Zusammenfassung Ethernet CP/ hat seine Vorzüge in der Übertragung großer Datenmengen wird künftig zur Standard-Schnittstelle für die Vernetzung dezentraler Steuerungen bzw. mechatronischer Funktionseinheiten (z.b. General purpose Communication Der Feldbus dient weiterhin als optimiertes Installationssystem für die Prozeßperipherie im Schaltschrank und im Feld. Realisierung schneller, zeitkritischer Maschinensteuerungen kostengünstige Vernetzung einfacher Feldgeräte High efficiency Communication Die Integration des Internet Protokolls () in INERBUS schafft eine notwendige durchgängige Kommunikationsplattform, um neue basierte Applikationen zu ermöglichen, die das Engineering von verteilten Automatisierungslösungen erheblich vereinfachen können. 25 / J.Jasperneite / 08/00