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7-2016

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Kommunikation Die

Kommunikation Die perfekte Verbindung PoE- Datenverbindung und Stromversorgung kostengünstig über ein Kabel Bild 1: Eine PoE-Lösung für mehrere Endgeräte über einen PoE-Switch Verbindungen Sensoren produzieren Daten..Wie bekommt man nun die gemessenen Daten preisgünstig und komfortabel in einen PC oder Prozessrechner? Es gibt mittlerweile eine Vielzahl von Datenschnittstellen. Jede hat ihre speziellen Vor- und Nachteile. Sehr verbreitet und praktisch ist die USB-Schnittstelle..Allerdings ist die USB-Kabellänge durch die Einschränkungen des USB auf 5 m und die Übertragungsrate auf 60 MByte/s begrenzt..Dazu kommt ein manchmal verwirrendes Handling mit den Treibern..Die Versorgungsspannung beträgt 5 V, der Versorgungs-Strom darf nur einige Hundert Milliampere betragen. Die betagte RS232 ist auf wenige Meter und eine langsame Geschwindigkeit begrenzt, in der Regel 19.200 Baud, also etwa 2.400 Byte/s..Eine Stromversorgung über RS232 ist nicht vorgesehen, es wäre eine separate Versorgung notwendig. RS422/485 ist begrenzt netzwerkfähig und kann bis zu einer Länge von 1200 m mit einer geringen Übertragungsrate ausgebaut werden..Die Geschwindigkeit kann je nach Länge maximal 8 MByte/s betragen. Eine integrierte Stromversorgung ist hier auch nicht vorgesehen, zudem sind spezielle PC- Karten oder Adapter notwendig..Ein standardisiertes Übertragungsprotokoll dafür gibt es nicht. Das robuste und gerne in der Industrie verwendete Profinet basiert ebenfalls auf Ethernet..Es ist jedoch ungleich teurer und bietet kein PoE. Ethernet und PoE Die genial einfache Lösung zur Vermeidung dieser Einschränkungen ist das robuste Ethernet in Verbindung mit PoE (Power over Ethernet) wie sie in den YanuxNet-Modulen verbaut ist..Es wird zum Betrieb nur ein PoE-Hub und ein handelsübliches CAT-5-Ethernet-Kabel für die Stromversorgung und die Datenverbindung benötigt. Dabei wird die Versorgungsspannung über die nicht benötigten Adern übertragen. Jeder PC hat eine zukunftssichere Ethernet-Schnittstelle. So können alle PoE-Geräte problemlos über einen PoE-Hub oder -Injektor angeschlossen werden. Für einfache Installationen oder einzelne Endgeräte kann auch ein preisgünstiger PoE-Splitter eingesetzt werden. Diese werden für unter 10 € angeboten. Die Kabellänge vom PoE-Splitter zum Endgerät kann auch hier bis zu 100 Meter betragen..Da Ethernet-Kabel Sendeund Empfangs-Adern haben, sind die Leitungen überkreuzt ausgeführt. So müssen häufig Ethernet- Hubs oder Switches zwischen PC und Endgerät geschaltet werden, um die richtige Zuordnung der Adern zu gewährleisten. Die YanuxNet- Module enthalten dafür ein automatisches Negotiation, was auch einen direkten Anschluss an einen PC ohne einen Hub ermöglicht. Autor: Dipl. Ing. Thomas Kröger, www.TechnoMicro.de Bild 2: Eine preisgünstige PoE-Lösung für ein Endgerät. Hier wird nur ein PoE-Splitter benötigt 42 PC & Industrie 7/2016

Kommunikation Ethernet hat eine sternförmige Topologie. Dadurch wird eine Kollision der Datenpakete weitgehend vermieden, was die Geschwindigkeit steigert. Der Preis dafür ist, dass jedes Endgerät über ein eigenes Kabel mit dem Hub oder Switch verbunden werden muss. Das wiederum kommt dem PoE zu Gute: Jedes Endgerät hat seine separate Versorgungslinie zum PoE- Hub und kann somit einzeln überwacht und versorgt werden..PoE für YanuxNet arbeiten mit einer Spannung von ca. 48 V. Von den 15 W, die eine Versorgungslinie liefern kann, benötigt ein YanuxNet-Modul durchschnittlich 5 W. Längen, Geschwindigkeit und Zugriff 100Base-T kann eine maximale Länge von 100 Metern haben, bei einer Übertragungsrate von ca. 12 Mbyte/s. Über weitere Hubs oder Switches lassen sich beliebige Längen überbrücken..YanuxNet- Module unterstützen 10BaseT und 100BaseT. Gigabit-Ethernet benötigt für die Datenleitung alle acht Adern eines Ethernet-Kabels. Die Versorgungsspannung wird hier in einem anderen Verfahren mit den Datenleitungen gekoppelt. Das ist für robuste industrielle Zwecke störanfälliger und daher nicht optimal. Ethernet mit PoE kann einfach in jedes bestehende 10/100Mbps- Ethernet-Netz integriert werden. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass man an PoE-Leitungen auch nur PoE-fähige Endgeräte anschließt. Jedes Endgerät wird mittels einer eindeutigen IP-Adresse im Netzwerk individuell angemeldet und ist somit aus dem gesamten Subnet erreichbar, sogar von verschiedenen PCs. Damit kann man, anders als bei den üblichen Datenverbindungen, von jedem Computer im Netzwerk auf alle Endgeräte zugreifen. Für die Ethernet- Kommunikation der YanuxNet-Module wurde das YanuxNetCom-Protokoll entworfen. Es ist textbasiert und trotzdem leistungsfähig, um eine schnelle und unkomplizierte Programmierung zu ermöglichen..Ebenso wird ModBus/ TCP über Ethernet/ PoE unterstützt. Treiber Die Kosten für die Programm- Entwicklung sind ein nicht zu unterschätzender Faktor. Daher ist es erfreulich, dass Ethernet-Sockets generell einfach und ohne Treiber zu programmieren sind. Das unkomplizierte YanuxNetCom-Protokoll unterstützt eine zügige Programmierung..Zur weiteren Vereinfachung der Programmierung gibt es APIs (application programming interface) in Form einer DLL (Programm-Bibliothek) verfügbar. Hier beschränkt sich die Kommunikation mit dem YanuxNet auf eine Programmzeile. Die DLL arbeitet mit verschiedenen Programmiersprachen zusammen wie Delphi, C, C++, C# und viele andere. PoE- Hubs, PoE-Switches, PoE-Splitter Ein Ethernet-PoE-Hub fasst mehrere PoE-Endgeräte zusammen und stellt eine Verbindung zum PC her. Gleichzeitig werden die Endgeräte, wie oben erklärt, mit Spannung versorgt. Ein Hub verteilt alle Ethernet-Pakete auf alle Anschlüsse. Ein Switch dagegen leitet ein Paket nur auf das Kabel, an dem das betreffende Endgerät hängt..Es wird so der Datenverkehr erheblich vermindert..Ein preisgünstiger Splitter ist datentechnisch völlig passiv und injiziert lediglich die PoE-Spannung für das Endgerät in das Kabel. Ein Ethernet-PoE-Hub kann damit je nach Ausbaustufe bis zu 48 YanuxNet- Module versorgen. Für 12, 24 oder 48 Endgeräte sind z. B. PowerDsine-Injektoren sinnvoll..Für bis zu vier Endgeräte bieten sich preisgünstigere Geräte mit integriertem Switch wie z..B..der Level- One FSW-0513 an..Passive Splitter erfüllen nicht den Standard 802.3af und es wird ein externes Netzteil mit 48 V DC benötigt..Bei einer geringen Anzahl von Endgeräten ist dies aber die preisgünstigste Variante da dieser Modus von YanuxNet-Geräten ebenso unterstützt wird. Konventionelle Versorgung Alle YanuxNet-Module können auch direkt über einen Industrie- Steckverbinder mit 12 - 48 V DC versorgt werden..Es werden etwa 5 W pro Gerät benötigt. Dann ist PoE nicht notwendig. Trotzdem USB Um die Konfiguration des YanuxNet-Moduls zu vereinfachen, ist ein USB-Anschluss vorhanden. Dieser hat die gleiche Funktionalität wie die Ethernet-Verbindung. • TechnoMicro www.technomicro.de SST-PB3-CPX-Module für PROFIBUS-Controller Molex stellt seine SST-PB3- CPX-Module zum Anschluss von Rockwell Automation Compact- Logix-Controllern L2, L3 und L4 an PROFIBUS-DP-V0- und DP-V1- Netzwerke vor..Die Module ermöglichen leistungsfähige und kostengünstige Lösungen für Anwendungen in der industriellen Automatisierungstechnik und sind mit den DP-V0-Class-1-Master-, DP- V1-Class-1- und Class-2 -Masterund DP-V0-Slave-Protokollen kompatibel. SST-PB3-CPX-Master/Slave- Module lassen sich als PROFI- BUS Master, Slave oder Master/ Slave konfigurieren und bieten damit eine hohe Flexibilität, die Lagerbestände reduziert und die Anzahl von Ersatzteilen senkt..Die Module lassen sich leicht spezifizieren und eignen sich mit bis zu 1.984 Eingangs- und 1.968 Ausgangsbytes pro Master hervorragend für große PROFIBUS- Netzwerke. Alle drei Varianten können mit kostengünstigen Ethernet-Kabeln eingesetzt werden und zeichnen sich durch eine 10/100-Mb- Ethernet-Schnittstelle aus, die schnelle Downloads sowie Fernzugriff und -Überwachung ermöglicht..Die Module bieten Optionen für frontseitige oder Backplane- Konfigurationen. Ein MicroSD- Karten-Steckplatz - einschließlich einer 8-GB-MicroSD-Karte - vereinfacht den Austausch der Module. Mit einer mittleren Ausfallzeit zwischen zwei Ausfällen (MTBF) von 181 Jahren garantiert das Modul einen zuverlässigen, störungsfreien Einsatz..Die SST-PROFIBUS-Module zeichnen sich durch eine elektrische Isolation bis 1.000 V zwischen den Ports aus und bieten ein robustes, zuverlässiges Netzwerk mit hoher Störfestigkeit..Sie eignen sich für unterschiedliche Anwendungen wie z.B. fördertechnische Anlagen, Verpackung, Lebensmittelund Agrar-Technik, Bergbau und Wasser-/ Abwasseraufbereitung. Als Master konfigurierte Module bieten die SST-PB3M-CPX--Module ein flexibles Design und unterstützen 1.984 Eingangs- und 1.968 Ausgangbytes. SST-PB3S-CPX-Slave-Module bieten bis zu 244 Eingangs- und 244 Ausgangsbytes pro Slave und ermöglichen damit einen hohen Datendurchsatz. Bei einem als Slave konfigurierten Modul müssen keine Kontaktpläne erstellt werden. • Molex, LLC www.molex.com PC & Industrie 7/2016 43

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