Joachim Kurpat COMSOFT GmbH

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1 Deterministische Ethernet Anbindung für PAC Systeme Joachim Kurpat COMSOFT GmbH

2 Aktuelle Situation Realtime Ethernet Langsame Markteinführung Zahlreiche unterschiedliche Systeme Keine oder wenig Erfahrungswerte im Produktionsumfeld Fehlende Tools zur Diagnose und Fehlersuche für Inbetriebnahme und Instandhaltungsabteilungen

3 Realtime Ethernet Feldbusse Name Ersteller Nutzer Land Anwendungsfocus Organisation (Anzahl Mitglieder) EtherCAT Beckhoff ETG (> 1000) D Automatisierung Ethernet IP mit CIP Sync Rockwell Automation ODVA (300) USA Automatisierung Ethernet POWERLINK B&R EPSG (ca. 150) A Automatisierung PROFINET SIEMENS PNO (> 1400) D Automatisierung SERCOS III SI (ca. 50) D Antriebssynchronisatio sa o n VARAN Sigmatek VON (keine Angaben) A Automatisierung CC Link IE Mitsubishi CLPA (> 1000) Japan Automatisierung

4 Realtime Ethernet Feldbusse Modbus RTPS Schneider Electric Modbus IDA (ca. USA Automatisierung 60) Mechatrolink III Yaskawa Electric Mechatrolink Members Association i (ca. 200) Japan Antriebssynchronisation TTEthernet TTTech TTA Group (ca. 40) D Avionics SafetyNET p Pilz Safety Network International (ca. 60) D Safety Anwendungen SynqNet Motion Enineering Inc. SynqNet Group (ca. 20) User USA Antriebssynchronisation JetSync Jetter D Automatisierung Fast Track Switching Harting D Universeller Einsatz

5 Realtime Ethernet Feldbusse Fast Track Switching Harting D Universeller Einsatz IEEE1588 Precision Time Protocol IEEE D Automatisierung Vnet/IP Yokogawa J DCS Netzwerk TCnet Toshiba J DCS Netzwerk RTEX Panasonic J Antriebs Synchronisation PowerDNA United Electronic USA DAQ Nt Netzwerk Industries Rtnet t (open source) Universität ität D Realtime Ethernett für Hannover Echtzeit Linux Systeme (RTAI)

6 Realtime Ethernet Feldbusse SynUTC Oregano Systems A IEE 1588 synchronisiertes Realtime Ethernet Netzwerk DART EC ETAS D DAQNetzwerk HSCI Heidenhain D CIMNetzwerk RAPIEnet Hanyang University Korea Automatisierung AFDX ARINC USA Avionics DRIVE CLiQ Siemens D Antriebs Synchronisation

7 Klassifizerung Standardisierte offene Systeme Universelle Verwendbarkeit Interoperabilität bl von unterschiedlichsten h Produkten Lizenzfreier Technologiezugang Herstellerspezifische Systeme Konzentration auf spezielle Anforderungen Keine unterschiedlichen Produkte verschiedener Hersteller Standardisierung (IEC,.. etc) ist möglich

8 Global Players ETHERCAT (Beckhoff, Europa) PROFINET IO (Siemens, Europa) ETHERNET POWER LINK (B&R, Europa) ETHERNET IP mit CIP Sync (Rockwell, USA) CC Link (Mitsubishi, Asien) SERCOS III als Antriebsbus

9 Global Players in Europa ETHERCAT Sehr erfolgreich am Markt Grosse Produktvielfalt l verfügbar Leistungsfähige Nutzerorgansation (kostenlose Mitgliedschaft) Funktionsprinzip: Getaktetes Schieberegister Sehr kurze Zykluszeiten (< 100 µs) Sehr geringer Jitter (< 1 µs) Weitere Reduktion der Zykluszeit durch Erhöhung der Übertragungsrate möglich ölih

10 Global Players in Europa PROFINET IO Sehr erfolgreich am Markt Produktvielfalt wächst rasch Leistungsfähige Nutzerorgansation Funktionsprinzip: Hard Realtime Switch mit Vollduplex Datenverkehr Zykluszeiten < 10 ms (RT) und < 1 ms (IRT) Geringer Jitter (1 µs) DFP (Dynamic Frame Packaging) Protokollvariante zur Reduktion der Zykluszeit (< 100 µs) in Vorbereitung Weitere Reduktion der Zykluszeit durch Erhöhung der Übertragungsrate y g g g möglich

11 Global Players in Europa ETHERNETPOWER LINK Sehr erfolgreich am Markt besonders im Bereich Antriebe und Maschinensteuerungen Produktvielfalt wächst besonders im Antriebsbereich Leistungsfähige g Nutzerorgansation Funktionsprinzip: Kollisionsfreier Master/Slave halbduplex Datenverkehr über Hubs oder Switches Zykluszeiten 1 ms Geringer Jitter (1 µs) Ki Keine weitere Rdki Reduktion der Zkl Zykluszeit idurch hehöh Erhöhung der Übertragungsrate möglich

12 Anbindung an NI PAC Systeme ETHERCAT ETHERCAT Vollständige Implementierung verfügbar Ermöglicht die Echtzeitvernetzung multipler l NI PAC Systeme Tiefe Integration befreit den Anwender von Ethercat spezifischen Details Dtil NI PAC Systeme können als Ethercat Slave an jedem beliebigen normkonformen Ethercat Master betrieben werden Beliebige normkonforme Ethercat Slaves können an einem als Ethercat Master konfigurierten NI PAC System betrieben werden

13 ETHERCAT als Systembus zwischen NI PAC Systemen

14 NI PAC Systeme als ETHERCAT Master

15 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO PROFINETCBA (Component BasedAutomation) als Zellnetzwerk spielt eine untergeordnete Rolle PROFINET IO als Nachfolger von PROFIBUS DP deckt den Hauptanteil der Implementierungen ab 3 unterschiedliche Gerätearten für PROFINET IO PROFINET IO Controller (Master) PROFINET IO Device (Slave) PROFINET IO Supervisor (Konfiguration und Diagnose)

16 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO

17 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO Anforderungen an ein marktfähiges PROFINET IO Device Betrieb als PROFINET IO Device nach Spezifikation 2.0 Integrierter PROFINET IO IRT Switch mit mindestens 2 Ethernetanschlüssen Conformance Class B (RT) muss mindestens unterstützt werden LLDP Unterstützung oder Wechselmedium (Flashcard) für Gerätetausch PROFINET IO Zertifikat ist Pflicht

18 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO Es existieren iti ki keine direkten NI Produkte für PROFINET IO Lösung: Produkte von Alliance Partnern oder Drittherstellern

19 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO Benötigte t Produkte PXI System: PXI/CompactPCI Baugruppe crio System: crio PROFINET IO Modul Single Board RIO: crio PROFINET IO Modul Touchpanel: On board integration/gateway Compact FieldPoint: On board integration/gateway NI Machine Vision: On board integration/gateway

20 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO Aktuell existierende iti Produkte PROFINET IO PCI/PCIe/PXI Baugruppen von Drittherstellern (z.b. Siemens) verfügbar. Kein direktes LabVIEW Interface verfügbar Integration in LabVIEW nur über DeviceTreiber oder DLL Schnittstelle PROFINET IO crio Modul als PN IO Device ist verfügbar (COMSOFT)

21 Anbindung an NI PAC Systeme PROFINET IO crio PN PROFINET IO Modul Betrieb als PN IO Device Conformance Class B (RT) und C (IRT) 4 Status LEDs Integrierter PN IO RT Switch

22 Anbindung an NI PAC Systeme ETHERNET POWERLINK Aktuell existierende iti Produkte Es existieren keine direkten NI Produkte Ethernet Powerlink PCI/PCIe/PXI Baugruppen von Drittherstellern (z.b. B&R)verfügbar. Kein direktes LabVIEW Interface verfügbar Integration in LabVIEW nur über DeviceTreiber oder DLL Schnittstelle Ethernet Powerlink crio Modul ist verfügbar (S Te P Ethernet Powerlink crio Modul ist verfügbar (S.Te.P Alliance Partner aus Six Fours/Frankeich)

23 Anbindung an NI PAC Systeme ETHERNET POWERLINK EPL crio Modul von S.Te.P STeP Betrieb als Master oder Slave Zkl Zykluszeiten bis min. 200 µs Jitter 20 ns

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