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EF 2016

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

Kommunikation/Steuer-

Kommunikation/Steuer- und Datentechnik Industrielle Kommunikation im Zeitalter von Industrie 4.0 Das Internet der Dinge (IoT) und sein industrielles Äquivalent Industrie 4.0 sind heute in aller Munde. Doch was bedeutet es wirklich bzw. was müssen Automatisierungsgerätehersteller beachten, um ihre Geräte wirklich zukunftsfähig zu machen? Eines ist klar: zuverlässige Datenkommunikation und Anbindung von Geräten an industrielle Netzwerke sind wichtiger denn je. Außerdem müssen Hersteller bei der Kommunikationsfähigkeit ihrer Automatisierungsgeräte und Maschinen Flexibilität in puncto Netzwerkanbindung zeigen. Mit der richtigen Implementierungsstrategie können sie dabei viel Zeit und Geld sparen. Protollkonverter, embedded Lösungen oder Eigenentwicklung? Protokollkonverter als externer Busanschluss - Der Einsatz eines externen Protokollkonverters bietet sich an, wenn das Feldgerät über eine serielle Schnittstelle verfügt und die Anbindung an industrielle Netzwerke wie Profibus, Profinet, Modbus, CANopen, DeviceNet usw. nicht zum Standardfunktionsumfang des Gerätes gehört. Protokollkonverter werden an der seriellen Schnittstelle des Feldgerätes angeschlossen und setzen deren spezifisches Protokoll auf das gewünschte industrielle Netzwerk, z. B. Profibus, um. Intelligente Protokollkonverter wie der Anybus Communicator von HMS werden per Konfiguration an Autor: Michael Volz, Geschäftsführung, HMS Industrial Networks GmbH Bild 1: Protokollkonverter als externer Busanschluss für Feldgeräte ohne integrierte Kommunikationsschnittstelle das serielle Protokoll des Feldgerätes angepasst. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass weder Hardware noch Software des Feldgerätes verändert werden müssen. Der Protokollkonverter repräsentiert das Feldgerät stellvertretend im industriellen Netzwerk und ist nach seiner Konfiguration sofort einsatzfähig. Es fallen dabei keine Entwicklungsaufwendungen an. Unter Kostengesichtspunkten empfiehlt sich ein Protokollkonverter als externer Busanschluss insbesondere für solche Geräte, die nur in geringen Stückzahlen (

Kommunikation/Steuer- und Datentechnik Bild 2: Multi-Netzwerkschnittstellen in drei Bauformen und verschiedenen Leistungsklassen für Standard-Anwendungen und High-End-Anwendungen Unterschiedliche Leistungsklassen Die Multi-Netzwerkschnittstellen von HMS gibt es für Standard- Anwendungen (30er-Serie) und für anspruchsvolle Anwendungen, die eine hohe Performance benötigen (40er-Serie). Die 30er-Serie ist die richtige Wahl bei Automatisierungsgeräten, die keine taktsynchrone Kommunikation benötigen. Beispiele sind Sensoren, Barcode- Leser, Bedienterminals, medizinische Geräte, Ventile, Displays, Schraubstationen, Motorstarter sowie Frequenzumrichter und Antriebe ohne Motion-Control-Funktionen. Die 40er- Serie wurde für High-End-Anwendungen entwickelt, die Echtzeit- Ethernet mit Taktsynchronität oder TCP/IP-basierte Applikationen mit großen Datenmengen benötigen. Eigenentwicklung von Kommunikationsschnittstellen Die Eigenentwicklung der Kommunikationsschnittstellen setzt die entsprechende Kompetenz und Entwicklungskapazität beim Gerätehersteller voraus. Bei dieser Vorgehensweise entsteht eine individuelle Lösung, die hinsichtlich ihrer mechanischen und funktionalen Eigenschaften optimal auf die Anforderungen des jeweiligen Automatisierungsgerätes angepasst werden kann. Um eine gewisse Flexibilität zumindest für die wichtigsten Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme zu erhalten, ist die saubere Trennung von Applikation und Kommunikation notwendig. Über selbst zu definierende Hardware- und Softwareschnittstellen kommuniziert der Hauptprozessor des Gerätes dann mit dem Kommunikationsprozessor für das jeweilige Busprotokoll. Für die Realisierung der jeweiligen Protokollfunktionen können die Gerätehersteller auf käufliche Protokollstacks verschiedener Anbieter zurückgreifen, die allerdings an die individuellen Randbedingungen anzupassen sind. Der Verlauf der Entwicklung gliedert sich typischerweise in Knowhow-Aufbau, Spezifikation, Hardund Software-Entwicklung, Test der Prototypen, EMV-Test mit CE- und UL-Zertifizierung sowie die abschließende Zertifizierung der Protokollkonformität. Diese Arbeiten sind pro Bussystem einmal komplett und bei einer späteren Änderung der Spezifikationen nochmals teilweise durchzuführen. Bei der Eigenentwicklung werden niedrige Hardware-Kosten für die Busanschaltung erzielt. Demgegenüber stehen jedoch hohe Entwicklungskosten, Lizenzgebühren, ein höheres Entwicklungsrisiko und eine deutlich längere Projektlaufzeit bis zur Verfügbarkeit des Produktes (Time-to-Market). Fazit Der Vorteil externer Busanschlüsse in Form von intelligenten Protokollkonverter ist, dass am Automatisierungsgerät keine Hard- und Softwareänderungen notwendig sind. In der Regel sind die Protokollkonverter nach der Konfiguration auch sofort einsatzbereit. Bei höheren Stückzahlen (>100 p.a.) sind aus Kostengründen meist embedded Lösungen attraktiver. Für Gerätehersteller ist der Entwicklungsaufwand beim Einsatz von fertigen, vorzertifizierten embedded Lösungen deutlich geringer als bei einer Eigen entwicklung. Insbesondere dann, wenn er Schnittstellen Bild 3: Wireless Bridges werden häufig als Kabelersatz in rauen oder schwer zugänglichen Bereichen sowie in mobilen und rotierenden Anwendungen eingesetzt. für mehrere industrielle Netzwerke entwickeln muss. Ebenso verkürzt sich die Time-to-Market und das Entwicklungsrisiko wird reduziert. Ein weiterer besonderer Vorteil ist die Offenheit gegenüber zukünftigen neuen Kommunikationsprotokollen, die bei zugekauften embedded Lösungen in der Regel gewahrt wird; zumal wenn sich der Komponentenhersteller auf das Thema industrielle Kommunikation spezialisiert hat. Auf der Kostenseite stehen z. B. bei der Modullösung zwar höhere Stückkosten als bei einer Eigenentwicklung, dafür muss der Gerätehersteller bei der Eigenentwicklung zusätzliche Lizenzkosten oder Anschaffungskosten für spezielle Software-Werkzeuge oder Testtools aufwenden. Ausblick HMS geht davon aus, dass mittelfristig eine Multi-Netzwerkschnittstelle der Standard bei Automatisierungsgeräten sein wird. Auch integrierte Sicherheitstechnik und Energiemanagement – Themen, die neben Industrie 4.0 in der aktuellen Diskussion stark im Fokus stehen – werden zukünftig Standardanforderungen an Automatisierungsgeräte sein. Auch das Thema wireless rückt mehr und mehr in den Fokus. Im industriellen Bereich sind ein erweiterter Temperaturbereich, robuste Gehäuse und natürlich eine zuverlässige und stabile Funkübertragung typische Anforderungen an eine wireless Lösung. • HMS Industrial Networks GmbH www.anybus.de Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2016 21

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