F&E - Vorhaben im Sommersemester 2000

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Markus Reuter
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1 FH Braunschweig/Wolfenbüttel Institut für Elektrische Anlagen und Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Michael Haas F&E - Vorhaben im Sommersemester 2000 Thema des Vorhabens: "Konfigurierung, Anwendungsentwicklung und Software-Lebenszyklen eines verteilten Industrierechnersystems mit modellhafter Fertigungseinrichtung"

Michael Haas F&E - Vorhaben im Sommersemester 2000 Thema des Vorhabens:

2 Seite 1 1 Überlegungen zur Systemstruktur Entwicklungsebene Werkzeuge + Quellen offen erweiterbar Realzeitanwendungen Zielebene Prozessmodell Objektprozesse

3 Seite 2 Eigenschaften der Rechnerebenen: Plattformübergreifendes Netz Verteilte Anwendungen Realzeitfähigkeit Portabilität (Standards) Skalierbarkeit in Hard- und Software Gute Ressourcennutzung und Preiswürdigkeit Eigenschaften des Prozessmodells: Kombinierbarkeit mit umgebenden Systemen (z.b. SPS) Mehrere "Arbeitsebenen" Modularität, Erweiterbarkeit, Offenheit Orientiert an industrieller Fertigung Abstraktion, d.h. keine Details irgendwelcher Objektdisziplinen

4 Seite 3 2 Rechnerebenen Hardware: 80x86 - Rechner wegen Angebot an Peripherie: ISA, PCI, CompactPCI, industriegängige Varianten: 386EX, PC/104, CompactPCI System- und Anwendungssoftware Netzwerk: Ethernet: Standardnetz Arcnet: unter Realzeitrandbedingungen TCP/IP plattformübergreifend Feldbusse Software: Windows, LINUX: Administration, Diagnose, Überwachung, Visualisierung, Entwicklung QNX: RT-Entwicklung + dedizierte RT-Zielplattform

Standardnetz Arcnet: unter Realzeitrandbedingungen TCP/IP plattformübergreifend Feldbusse Software: Windows,

5 Seite 4 Bewertung gängiger x86-betriebssysteme System Plus Minus Windows LINUX Win + VxWorks, RT-LINUX + GUI + Preis + Werkzeuge + Anwendungsangebot + GUI + Preis + Standards + Anwendungsangebot + GUI + Werkzeuge + Anwendungsangebot + Realzeit + GUI + Realzeit + Preis + Standards - Realzeit - maschinennahe Programmierung - Ressourcenbedarf - Standards - Realzeit - Ressourcenbedarf - Preis (VxWorks) - Ressourcenbedarf - Standards - verteilte RT-Anwendung - nebenläufiger RT-Kern - verteilte RT-Anwendung - nebenläufiger RT-Kern WinCE? zum Zeitpunkt der Betrachtung? QNX + GUI + Realzeit + verteilte RT-Anwendung + Standards + Ressourcenbedarf (skalierbar, ereignisorientiert) + durchgängig beeinflussbar - Werkzeugangebot - eingeschränkte Auswahl unterstützer IO-Hardware für den Industrieeinsatz

(VxWorks) - Ressourcenbedarf - Standards - verteilte RT-Anwendung - nebenläufiger RT-Kern - verteilte RT-Anwendung - nebenläufiger RT-Kern WinCE? zum Zeitpunkt der Betrachtung?

6 Seite 5 Implementierung des Netzwerks Ethernet-Segment: RZ-Intranet Subnet IP-Routing Firewall GNU C/C++ LINUX NT 4.0 NT 4.0 MSVC++; Cross-Development; Grafisches "Telnet" für QNX Administration, Diagnose, Überwachung, Visualisierung, Entwicklung Ethernet- Segment: RZ- Intranet Subnet QNX QNX QNX QNX TCP/IP, natives Netz, C/C++ - Entwicklung und Test RT-Entwicklung + dedizierte RT-Zielplattform QNX Natives QNX-Routing QNX Industrierechner CompactPCI / QNX Privates "RT-Ethernet" - Segment QNX QNX QNX Privates ARCNET - Segment QNX NT 4.0 LINUX Prozessmodell

7 Seite 6 Internet - LAN - Kommunikationsschema einiger Netzdienste Windows WWW TELNET Anmeldung PTY Ditto Anmeldung TTY Phindows Ditto FTP Internet- Firewall Anmeldung Photon Ditto Anmeldung Anmeldung Photon Anmeldung PTY Benutzerrechte Benutzerrechte NT 4.0 LINUX QNX QNX QNXQNX TCP/IP TCP/IP TCP/IP Subnet 38 Subnet 27 "RT-Ethernet" ARCNET Internet Optionen: SMB - Filesystem (CIFS) NFS Natives QNX-LAN RT-Anwendungen mit verteiltem Filesystem und netztransparenter IPC

8 Seite 7 3 Prozessmodell: Handhabungssystem mit Regallager Objektprozesseigenschaften: kontinuierliche geregelte Bewegungen einzelner Antriebe N-dimensionale Sicht über Roboterkoordinaten, hier sehr einfach kartesisch + Rotation Identifikation, Ortsveränderung und Pseudobearbeitung diskreter Handhabungsobjekte (mikroskopische Sicht) Logistikmodelle: Objektverfolgung, Übernahme, Übergabe DV-Systemeigenschaften: Feldbussysteme CAN, PROFIBUS (DP) Achsenbezogene Funktionsbibliothek TCP/IP-basiertes Client-Server-Protokoll digitale und serielle Peripherie Mehrere alternative Systemplattformen: NT 4.0, QNX, LINUX

Handhabungsobjekte (mikroskopische Sicht) Logistikmodelle: Objektverfolgung, Übernahme, Übergabe DV-Systemeigenschaften: Feldbussysteme CAN, PROFIBUS

9 Seite 8 Implementierung des Prozessmodells QNX QNX NT 4.0 LINUX PROFIBUS CAN RS-232 UART Lagegeregelte Antriebsmodule R1 Barcodeleser R2 Regallagerplätze mit Näherungsinitiatoren Regallager Übergabe R1 - R2 Simulierte Bearbeitung - Übergabe an externes System

Barcodeleser R2 Regallagerplätze mit Näherungsinitiatoren

10 Seite 9 4 Softwaretechnik Schichtenmodell der Prozesssteuerungssoftware und Weiterentwicklungsimpulse CAN C-Lib "M5" C++ - Lib "Robot" C/C++ - Applikation Robot-App Logistik Robot-Lib Robot-Lib Roboterkoordinaten M5-Lib M5-Lib M5-Lib Antriebsachsen A-CAN A-CAN A-CAN A-CAN Bustelegramme - stärker ereignisorientiertes Verhalten - adapterneutrale Achsenbibliothek Portierung auf andere Zielhardware: - andere CAN-Adapter (Compact PCI) - logistische Anwendungen - Werkzeuge für die Programmierung von Bewegungsabläufen - stabileres Laufzeitverhalten - stärker ereignisorientiertes Verhalten

stärker ereignisorientiertes Verhalten - adapterneutrale Achsenbibliothek Portierung auf andere Zielhardware: - andere CAN-Adapter (Compact PCI) -

11 Seite 10 Ereignisorientiertes Taskmodell für Interfacetreiber mit ADA- Rendezvous Client 1 Client 1 Receive I/O - Manager Reply Treiber IN Treiber OUT IRQ, Shared Memory IRQ, Shared Memory I/O - Hardware Weiterentwicklungsziele: Ada-Rendezvous "einkapseln" durch I/O-Namensräume: Clients können Standardfunktionen benutzen. Einführung von POSIX-Threads: Unterstützung von Portierungen auf "speicherminimale" Systeme

Weiterentwicklungsziele: Ada-Rendezvous "einkapseln" durch I/O-Namensräume: Clients können

12 Seite 11 Entwicklung einer verteilten Modellanwendung Priorität < 12 Statusanzeige Anderes M5 Feature Priorität 10 M5 Status Display Priorität 12 Priorität 11 M5 Console Receive Reply M5 Hub M5_Taskstatus stdio Priorität 13 Befehlseingabe M5 Robot 2 Priorität 13 M5Lib M5 Robot 1 M5Lib M5 / CAN A-CAN

12 Priorität 11 M5 Console Receive Reply M5 Hub M5_Taskstatus stdio

13 Seite 12 Ausblick auf Weiterentwicklungsaspekte: prozessbezogen: Einbinden von Regalbelegung und Objektidentifikation "offener" (gestörter) Materialfluss Kombination mit externen Handhabungssystemen softwarebezogen: Portierung auf QNX 4 - Nachfolgesystem: bessere Unterstützung von Hardware für Embedded-Einsatz Cross Development über Windows

Kombination mit externen Handhabungssystemen softwarebezogen: Portierung auf QNX 4 -

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Industrierechnernetz mit Handhabungssystem Wintersemester 2002/03 Seite 1 1. Ausgangslage und Entwicklungsziele Ausgangslage realisiert im SS2000: QNX QNX NT 4.0 LINUX PROFIBUS CAN RS-232 UART Lagegeregelte Antriebsmodule R1 Barcodeleser R2 Regallagerplätze