Ankopplung mobiler Komponenten an einen Feldbus

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1 199. PTB -Seminar Ankopplung mobiler Komponenten an einen Feldbus Dipl.-Ing. Jörg Neumann Physikalisch-Technische Bundesanstalt Vorgeschichte Normenausschuss Tank AA 2.08 beim DIN Normierung einer offenen Schnittstelle für Tanksysteme EPSI European Petrol Station Interface Grundlage DIN-Messbus DIN Teil 2 und Teil 3 Einsatz auf mehr als 1000 Tankstellen

2 Das Problem? Zielsetzung Dynamische Ankopplung von mobilen Komponenten Keine Veränderung der Anwendungsschicht Einsatz von TCP/IP- Protokollen Migration von existierenden Systemen

3 Netzwerkstruktur I Steuerung Steuerung Messbus Gateway Gateway WLAN WLAN 33 Netzwerkstruktur II Steuerung Steuerung Messbus WLAN WLAN 33

4 Netzwerkstruktur III TCP/IP Steuerung Steuerung WAN WLAN WLAN Kasse Kasse Zapfsäule Zapfsäule Preistransparent Preistransparent Tankfüllstand Tankfüllstand Tankwagen Tankwagen Migration Gateway Gateway TCP/IP Steuerung Steuerung WAN Kasse Kasse Zapfsäule Zapfsäule Preistransparent Preistransparent Tankfüllstand Tankfüllstand Tankwagen Tankwagen WLAN WLAN

5 DIN-Messbus-Eigenschaften Übertragung mit Differenzspannungssignal nach RS-485 Galvanische Trennung, Schirmung und Potentialausgleich Beliebige Bustopologien möglich Übertragungsraten 110 bit/s bis 1 Mbit/s (darunter alle PC- Bitraten), einstellbar Full Duplex Betrieb (4-Draht) Start-Stop-Übertragung, ASCII-Zeichensatz mit gerader Parität (7-Bit-Code) Geringe Material- und Entwicklungskosten für die Schnittstelle DIN-Messbus-Protokoll Zentralgesteuertes Zugriffsverfahren (Master-Slave) Gesicherte Blockübertragung mit bis zu 128 Bytes Länge Querverkehr unter Kontrolle der Leitstation Rundrufmöglichkeit durch feste Rundrufadresse für alle Teilnehmer (Broadcast) Abbruch einer Datenübermittlung jederzeit durch die Leitstation möglich (Störung oder Eilmeldung) Flexibles Busmanagement, frei konfigurierbares Polling Schnelle Ereignisbearbeitung durch sehr kurze Statusabfrage

6 DIN-Messbus-Normen DIN Teil 2 und Teil 3; Basisnormen DIN 26050; Tankstellengeräteschnittstelle DIN V Teil 4; Labordatenkommunikation DIN Messbus <STX> Daten Byte <ETB/ETX> <BCC> <STX> Startfeld <ETB/ETX> Ende <BCC> Prüfsumme Ta Tc ADR ENQ DLE 1 EOT ADR DLE 0 STX D a t e n ETX BCC EOT

7 DIN- Messbus / TCP/IP <STX> D A T E N <ETX> <BCC> IP-Header Protokoll-Header Nutzdaten DIN- Messbus / TCP/IP - Unterschiede Echtzeitfähig Master-Slave Messbus Feste Hardwareadressen Keine Blockung von Datenblöcken Priorisierte Abfrage der Teilnehmer Durch Polling, Erkennen des Ausfalls von Teilnehmern TCP/IP kein determiniertes Zeitverhalten Client Server Adressierung dynamisch o. fest Blockung von Datenblöcken möglich Teilnehmer müssen selber aktiv werden Möglich, aber großes Timeout

8 TCP/IP-Kommunikation UDP Telegramme Telegrammtypen Unbestätigte Telegramme Werden zur Anmeldung am Netz und für Sevicezwecke benutzt. TCP Telegramme Bestätigte Telegramme Werden zur Übertragung der Nutzinformatin eingesetzt TCP/IP-Kommunikation 1. Öffnen der Ports Steuerung Steuerung Kommunikationsaufbau Auf dem Serviceport können UDP-Telegramme empfangen werden. Ein TCP-Port wird passiv geöffnet.

9 TCP/IP-Kommunikation Kommunikationsaufbau 2. Anmeldetelegramm Auf eine Rundrufadresse wird mit UDP periodisch das Anmeldetelegramm gesendet: Bit Bit 31 E P S I Telegrammtyp = 1 Netzzugangsart = 1 Reserviert oder 2 Ordnungsnummer Kommunikationportnummer Serviceportnummer Gerätestatus Konfigurationsdateiname (128 byte) Zusätzliche optionale Informationen TCP/IP-Kommunikation 3. Aufbau der TCP-Verbindung Steuerung Steuerung Kommunikationsaufbau Zu dem Absender des Anmeldetelegramms wird, mit dem angegebenen Kommunikationsport, aktiv eine TCP-Verbindung aufgebaut. Der Aufbau der Kommunikation ist abgeschlossen.

10 TCP/IP-Kommunikation Nutzdatenaustausch Steuerung Steuerung Teilnehmer TCP Teilnehmer Bit Bit 31 E P S I Telegrammtyp = 4 Reserviert Zielname Quellname DC FS TCP/IP-Kommunikation Servicetelegramme Pollinginformation Ermöglicht bei einem Mischbetrieb von DIN-Messbus und TCP/IP-Verbindungen die Übertragung von Pollinginformationen für den DIN-Messbus. IDLE Ermöglicht die Kontrolle ob der Kommunikationspartner noch vorhanden ist.

11 Beispiel für Ankopplung eines TKW Anmeldung am FUNK-LAN mit bekanntem Netzwerknamen und SSID Zuweisen einer IP-Adresse durch DHCP-Server Anmeldung bei der Tankstellensteuerung mit der reservierten Ordnungsnummer 31 Zuweisung einer neuen Ordnungsnummer für TKW durch die Tankstellensteuerung Abbau der Verbindung zur Steuerung Erneuter Aufbau der Verbindung zur Steuerung mit neuer Ordnungsnummer Transparente Kommunikation Hardware WLAN PCMCIA ISA DIMM-PC RAM Harddisk RS-485 RS-232

12 Hardware Controller Board JUMPTec 386SX/33 Mhz; 2MB DRAM; 1MB Disc PC-compatible Standard DIMMconnector EPSI - Interface Seriell interfaces, PCMCIA-interface, power supply and so on. Hardware Wireless LAN PCMCIA wireless LAN card Compatible to ISO/IEC

13 Wireless LAN nach IEEE b Drahtloses Local Area Network, das Funktechnologie anstelle von Kabel für den Transport der Informationsdaten benutzt. Maximal 11 Mbit/s Datendurchsatzrate (brutto), Rückfallraten bei 5.5, 2 und 1 Mbits/s 35mW Sendeleistung (max. 100mW EIRP zulässig) ISM (Industrial, Scientific and Medical) Band GHz Bereich Gebühren- und genehmigungsfrei Software Betriebssystem: DOS Treiber für den DIN-Messbus Packettreiber für Netzwerkkarte TCP/IP-Stack Anwendungsprogramm Standard TCP/IP-Protokolle

14 Anwendung Demonstration der Anbindung von Tankstellengeräten auf der automechanika 2002 in Frankfurt. Pilotprojekt beim Bayrischen Milchprüfring zum Datenaustausch zwischen Tankwagen und Lager. Projekpartner Dezidata GmbH, Deggendorf, Spezialist für Transport, Logistik und Messtechnik RATIO ELEKTRONIK, Ravensburg, Tankstellenausrüster