Integration von Feldbussen in eine auf Ethernet basierende Netzstruktur

Direkte Geräteanbindung

Kopplung von Profibus an Ethernet TCP/IP über Profigate
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Das High Speed Ethernet-Programm realisiert durch die Verbindung von Feldbus und Fast Ethernet eine schnelle Datenübertragung. Neben klassischen Gateways ermöglicht es auch die direkte Anbindung von I/O-Komponenten.

Manfred Baumeister

Das High Speed Ethernet-Programm hat zum Ziel, Protokollarchitekturen für verschiedene Gerätetypen zu spezifizieren, die in einer zukünftigen Feldbustopologie Verwendung finden sollen. Schwerpunkt ist dabei die Realisierung eines schnellen Feldbusprotokolls. Die bisher vorgesehene Protokollvariante FF-H2 wird in diesem Programm durch Ethernet TCP/IP ersetzt und durch einen speziellen „fieldbus application layer“ ergänzt. Fast Ethernet erlaubt Übertragungsgeschwindigkeiten bis 100 Mbit/s und liegt damit deutlich über den Geschwindigkeiten heute üblicher Feldbusse.
Die Rolle von Ethernetin der Feldbustechnik
Neben klassischen Gateways zur Kopplung des Feldbusses an Ethernet TCP/IP wird auch die direkte Anbindung einfacher Feldgeräte realisiert. Die Vielzahl der Feldbusse durch Ethernet TCP/IP abzulösen, bietet eine Reihe von Vorteilen. Neben weltweiter Verfügbarkeit und flexibler Client-Server-Topologie bei variabler Verdrahtungstechnologie verspricht das Konzept hohe Übertragungssicherheit sowie niedrige Anschlußkosten. Zur Gewährleistung der Echtzeitfähigkeit lassen sich Teilnetze mit kritischen Zeitanforderungen durch Bridges und Switches vom Datenverkehr des übrigen Netzes entkoppeln.
Das High Speed Ethernet-Programm beeinhaltet die Spezifikation und Implementierung folgender Gerätetypen:
• Das Host Interface, beispielsweise ein Leitsystem auf der Basis eines PCs, unterstützt Funktionen wie Datenakquisition, Konfiguration und Diagnose. Darüber hinaus wird ein Redundanzkonzept spezifiziert.
• Das Linking Device, im wesentlichen ein Gateway, koppelt den FF-H1 Bus an Ethernet TCP/IP. Der Ethernet-Strang sowie das Linking Device lassen sich redundant auslegen.
• Das I/O Subsystem Interface ermöglicht die Anbindung von I/O-Komponenten, die Interfaces fremder, etablierter Feldbusse (Profibus, DeviceNet) unterstützen. Damit soll die Integration existierender Feldbuskomponenten in FF Fast Ethernet-Netze sichergestellt werden.
• Beim Ethernet Field Device handelt es sich um Feldbuskomponenten mit direkter Ethernet TCP/IP-Anbindung.
Profibus an Ethernetkoppeln
Das Host Interface Profigate ist ein Produkt zur einfachen und schnellen Anbindung von Profibus an Ethernet TCP/IP. Von einer beliebigen Stelle im Unternehmen läßt sich dann auf alle den Produktionsprozeß betreffende Daten zugreifen. Profigate besitzt eine Client/Server-Architektur. Der Server ist ein HW/SW-Produkt und realisiert die Gatewayfunktion. Wesentliche Bestandteile sind der Profibusanschluß, das CPU-Board mit Gatewaysoftware sowie die Ethernet TCP/IP-Anbindung. Der Server unterstützt Profibus DP und FMS und agiert wahlweise als Profibus-Master Klasse 1, Klasse 2 oder als Slave. Im Gegensatz zu PC-basierenden Gateways ermöglicht Profigate eine einfache Montage beispielsweise im Schaltschrank. Der Profigate-Client, eine spezielle Treibersoftware für handelsübliche Ethernetkarten, wird auf dem PC des Anwendungsprogramms installiert. Das Betriebssystem ist dabei MS Windows NT. Die Schnittstelle zum Anwendungsprogramm ist kompatibel zu den Treiberschnittstellen der verschiedenen Profibusinterfaces. Ist diese Applikationsschnittstelle einmal in die Anwendung integriert, hat der Anwender die Wahl zwischen dem lokalen Anschluß der herkömmlichen PC-Anschaltungen an das Profibusnetz und dem Fernzugriff auf den Prozeß über Ethernet TCP/IP.
Profigate im Einsatz
Bei der Verwendung von Profigate zur Fernüberwachung und -bedienung automatisierter Anlagen können Störfälle frühzeitig erkannt oder bereits im Vorfeld vermieden werden. Zudem ist über das Fernsteuerungssystem ein Einwirken auf den Fertigungsprozeß möglich. Der Einsatz zur Ferndiagnose reduziert zeit- und kostenintensive Serviceeinsätze vor Ort auf ein Minimum. Zum Beispiel lassen sich kritische Maschinenparameter nach einer Neuinstallation über einen gewissen Zeitraum überwachen. Mit Hilfe von Profigate ist auch ein Fernzugriff auf die Betriebsdaten des Prozesses möglich. Im Profibusnetzwerk verfügbare Informationen wie Maschinenlaufzeiten, Auslastung von Anlagensystemen, Maschinenausfallzeiten und Ressourcenverbrauch können leicht zugänglich gemacht werden.
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