Vergleich Wireless Profibus mit DATAEAGLE 3000 und PhoenixContact Lösung (Stand )

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1 Vergleich Wireless Profibus mit DATAEAGLE 3000 und PhoenixContact Lösung (Stand ) Von der Firma PhoenixContact wird eine RS485 Funkverbindung über Bluetooth angeboten, die auch für eine Profibusübertragung verwendet werden könnte. Eine Vielzahl von Kunden, die zunächst Phoenix einsetzten, berichtet von massiven Problemen damit, insbesondere mit der Anzahl der durch die Funkstrecke erzeugten Profibus Fehlern. Der Grund liegt darin, dass die PhoenixContact Lösung die RS485 Zeichen ohne weitere Verarbeitung über die Funkstrecke überträgt. Auf die dabei entstehenden Verzugszeiten ist Profibus aber nicht vorbereitet. Deshalb muß die T-Slot Zeit im Profibus Master, in der Regel eine Siemens S7 Steuerung, extrem verlangsamt werden. In der Praxis sind dann nur noch wenige Datenzyklen pro Sekunde möglich. Nach Analyse der Firma Softing sind die einzustellenden T-Slot Zeiten außerhalb der Profibus Spezifikation. Kunden berichten, dass die Einstellung mit 187,5kbit selbst von PhonixContact nicht empfohlen wird obwohl es im Datenblatt steht. Es wird vom Hersteller empfohlen, eine eigene CP Baugruppe nur für die Funkübertragung zu verwenden was den niedrigeren Gerätepreis im Vergleich zu DATAEAGLE relativiert und die Baudrate auf 93,75kbit oder sogar zu verwenden. Hier eine Zusammenstellung und Vergleich der technischen Parameter DATAEAGLE 3702A PhoenixContact PSI-WL-ProfiB/BT-SET Angegebene max. Busgeschwindigkeit 1,5Mbit 187,5kbit Tatsächlich effektiv nutzbare 1,5Mbit Baud Busgeschwindigkeit Profibus Aktualisierungszeit Masterseite 2ms Grösser 150ms Änderung der DP Standard Busparameter Nicht nötig Verstellung der T-Slot Zeit auf Bitzeiten Kabelanbindung weiterer Busteilnehmer am Möglich Nicht möglich ohne systembedingte Busfehler Master Notwenigkeit einer eigenen DP Baugruppe Nicht nötig Sehr zu empfehlen CP342 Entkopplung von Funkstörungen auf den Bus Vorhanden Nicht vorhanden Aktive DP Teilnehmer Slaveseite: PG & OP Möglich Nicht möglich Profibus Diagnoseslave Integriert Nicht vorhanden Anzahl DP Teilnehmer nach der Funkstrecke 7 1 Unterstützung Profisafe Ja Nein

2 Im Handbuch der Firma PhoenixConatct wird empfohlen die T-Slotzeit in den Profibus Parametern unter Siemens Simatic Step 7 auf bit Zeiten zu verbiegen, 100 ist Standard Verarbeitung im Profibus Interface Nur durch Verzögerung des Profibus Telegrammzyklus mittels Änderung der T-Slot Zeit kann PSI_WL_Profibu/BT-Set überhaupt erst für Profibus verwendet werden. Je größer diese T-Slot umso grösser die Wartezeit zwischen den Telegrammen, das bedeutet die Datenaktualisierung ist sehr langsam ( ca 100 bis 150ms ). Durch Änderung der T-Slot können jedoch an der Masterseite kabelgebunden keine weiteren Teilnehmer angeschlossen werden. Da die Funkstrecke bei einer gestörten Übertragung versucht die Daten zu wiederholen, sind bei zu geringer T-Slot Kollisionen auf der Funkseite vorprogrammiert. Bei grosser T-Slot ist dagegen der Datenaustausch sehr langsam, angeschlossene DP Baugruppen können dabei sogar in den Baudrate Detect Modus gelangen, da Sie davon ausgehen, dass kein Master mehr am Bus ist. Dies wird als Busfehler in der SPS erkannt. Es ist bei diesem Verfahren also eine stetige Gradwanderung zwischen Busfehler weil zu schnell angesteuert wird oder Busfehler weil der Datenaustausch zu langsam stattfindet. Sehr häufig treten jedoch Profibusfehler auf, wenn die Datenübertragung über Bluetooth zu lange dauert. Bluetooth ist eigentlich völlig ungeeignet für zyklische Profibus Datenübertragung, denn Bluetooth speichert intern alle über die Kabelschnittstelle gesendeten Zeichen zwischen und versucht diese über Funk zu übertragen wenn eine Verbindung wieder möglich ist. Dabei gibt es gleich mehrere Effekte bei denen es zwangsweise zu Profibus Fehlern kommen kann: 1. Ist die Funkübertragung wieder möglich, werden die zwischengespeicherten Daten einfach, ohne Pause, hintereinander ausgegeben. Bei Profibus ist jedoch das Ende eines Telegramms durch eine feste Pausezeit definiert. Telegramme können deshalb nicht richtig erkannt werden. 2. Ist eine Funkübertragung in der Grössenordnung der Datenaktualisierungszeit gestört (z.b. 100ms) kommen die Antworten der Profibus Telegramme beim Profibus Master zu spät und es kommt zu einem Retry. Dies kann dazu führen, dass die zeitliche Zuordnung nicht mehr stimmt und der Master den Busteilnehmer aus der Umlauflist entfernt. 3. Sind kabelgebundene Teilnehmer und Funkteilnehmer an einem Kabel kommt es systembedingt zu Busfehler.

3 Bild 2: PhoenixContact Systeme erzeugen Profibus Fehler durch normale Verzögerungen auf der Funkstrecke. Diese Effekte treten im Minutentakt auf Bild 3: PhoenixContact Profibus Fehler durch Profibus Retries die zusammen ausgegeben werden Bild 4: PhoenixContact Profibus Fehler durch nicht schlupffreie Ausgabe der Daten

4 Kurzbeschreibung DATAEAGLE Konzept: (Bild 3: Auch bei Funkwiederholungen erzeugt DATAEAGLE keine Busfehler) DATAEAGLE verwendet ein patentiertes Verfahren (DE Deutsches Patentamt) um Profibusfehler durch eine Funkstrecke zu vermeiden und gleichzeitig mit den normalen kabelgebundenen Einstellungen zu arbeiten. Deshalb findet eine komplette Vorverarbeitung der Profibus Telegramme in den Funkmodulen statt. Trotzdem verhält sich die Funkstrecke funktionstransparent, wie ein Kabel, ohne Einschränkungen der Funktionalität. Aus diesem Grund ist DATAEAGLE auch für Profisafe über Profibus geeignet, übrigens als weltweit einziges System. Vergleich Realisierbarkeit von Anlagenkonzepten Das DATAEAGLE 3000 Konzept erlaubt komplexe Anlagenkonzepte ohne Einschränkungen

5 Das gleiche Anlagenkonzept kann mit PhoenixContact nicht realisiert werden. Selbstdarstellung PhoenixContact zum Wireless Profibus In Vorträgen und Veröffentlichungen beschreiben die Produktmanager welche Szenarien mit PhoenixContact Produkten realisierbar sind. Eine Wireless Profibus Verbindung wird dabei ausdrücklich ausgeschlossen. demnach sucht man heute am Markt vergeblich nach Wireless Umsetzern für Interbus, Profibus und andere Feldbusse. Deswegen ist es nicht möglich, eine Wireless Feldbuslösung auf Basis einer preiswerten Massenmarkt Funktechnologie zu realisieren Zitat von Herrn Jürgen Weczerek Produktmanager Wireless der Firma PhoenixContact: (Leider ist es uns nach einer Abmahnung wegen Urheberrechtsverletzung durch PhoenixContact nicht erlaubt einen orginal Screenshot des Fachartikels hier abzubilden. Die Aussage wurde vom Autor aber nicht bestritten.

6 Wie wirken sich die Unterschiede zwischen PhoenixContact und DATAEAGLE in der Praxis aus? Ein Kunde hat in der Bühnentechnik beim Musical Die Schöne und das Biest die Aufgabe bei mobilen Bühnenelementen zuverlässig eine Tür Auf und Zu zumachen. Gelöst wurde das Anfänglich mit PhoenixContact RAD-ISM_2400_DATA-BD-Bus. Nachdem die Verfügbarkeit dieser Lösung nicht ausreichend war und laufend Busfehler auftraten, hat der Kunde auf DATAEAGLE 3703 umgerüstet und seither keine Profibus Busfehler mehr festgestellt. die Schöne und das Biest Blick auf die Bühne mobile Bühnensteuerung mit DATAEAGLE wireless Profibus DHL Frachtzentren mit DATAEAGLE für Wireless Profibus Ursprünglich mit PhoenixContact Bluetooth Funkübertragung ausgerüstete Paketbänder der DHL Frachtzentren wurden wegen ungenügender Verfügbarkeit der Funkstrecke gegen DATAEAGLE 3703 ausgetauscht. Zwischenzeitlich wurden 500 Paketbänder in 33 Paketzentren mit DATAEAGLE ausgerüstet Saugbagger in Hamburg Saugbagger mit Ankopplung über Wireless Profibus Blick auf den Schaltschrank an der Landseite Ursprünglich mit PhoenixContact RAD Funkmodulen ausgerüstete Saugbagger wurden nachträglich auf DATAEAGLE 3702A umgebaut da mit den ursprünglichen Geräten keine stabile Profibus Funkverbindung aufgebaut werden konnte. Der Kunde hat auch erst nach der Inbetriebnahme bemerkt, dass seine Anwendung nur eine sehr niedrige Verzugszeit durch die Funkstrecke akzeptiert. Diese kann nur mit einer Busgeschwindigkeit von 1.5Mbit und Profibus Zykluszeiten von max 30ms erreicht werden. Bei einer größeren Verzugszeit besteht die Gefahr dass der Saugbagger die Schutzfolie am Grund des Sees zerstören kann.

7 Im Gegensatz zur PhoenixContact Lösung ist DATAEAGLE 3000 Datenfunksystemfamilie speziell für die Profibus Übertragung entwickelt und optimiert worden. DATAEAGLE ist aus Anwendungssicht völlig transparent, muss also im Gerätemanager nicht besonders berücksichtigt werden und kann wie eine Profibus Kabelverbindung eingesetzt werden. DATAEAGLE unterstützt Profibus Geschwindigkeiten bis zu 1.5Mbit ohne Einschränkungen. Es können kabelgebunden auch weitere DP Master und Slaves vor und nach der Funkstrecke angeschlossen werden. Profibus Master sind OP, PG und weitere Steuerungen. Bild 1: Mit DATAEAGLE 3000 Familie kann eine völlig transparente Profibus Funkverbindung ohne Funktionseinschränkung realisiert werden Quantitativer Vergleich DX-Time Slaveseite DX-Time Slaveseite Datalen (I/O) PhönixContact Dataeagle3705 [Byte] 1 Slave tslot min. 1 Slave tslot min ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ ms typ z y kl i sc he A kt ua l i s i e r ungs zei t i n ms PhönixContact 1Slave Dataeagle Slave D a t al en ( I / O) [ By t e ] Bei einem Messaufbau einer Punkt-zu-Punkt Profibus Funkstrecke mit einer S DP als Slave und einer Busgeschwindigkeit von 187,5kbit wurde die Aktualisierungszeit nach der Funkstrecke gemessen. Bei 32Byte Nettodaten ist DATAEAGLE 3705 ca. doppelt so schnell im Vergleich zur PhoenixContact Lösung. Dies liegt daran, dass die Tslot Zeit beim DATAEAGLE nicht verlangsamt werden muss. PhoenixConact verlangt zur Verringerung von Profibusfehlern eine noch höhere Tslot Zeit von (Test mit 7000). Die Einstellung von 7000 ist der schnellste Wert mit dem Profibus überhaupt lauffähig ist, wenn auch noch nicht stabil im Dauerbetrieb. DATAEAGLE 3703 und 3702 können mit einer Busgeschwindigkeit von 1.5Mbit/s arbeiten mit Standard Buseinstellungen und damit nochmals deutlich schneller. Schildknecht AG Murr, Tel office@schildknecht.info