icNET Feldbuslösungen

Protokollstacks für Embedded Systeme

Feldbusse werden heute in verschiedenen Anwendungen der Automatisierungstechnik, Automobilindustrie und Medizintechnik eingesetzt, um Steuerungssignale an Aktoren und Statusinformationen von Sensoren in einem vernetzten System zu verteilen.

Unter der Marke icNET bietet IBV Softwarelösungen für die industrielle Kommunikation an. In unzähligen Kundenprojekten hat IBV Erfahrung mit diversen Feldbussystemen gesammelt. Auf Basis dieser Erfahrungen wurden Softwareprodukte designt und entwickelt – speziell für den Einsatz auf Embedded-Systemen. Mit den icNET Softwarelösungen von IBV können Sie eine getestete Implementierung in Ihr Produkt einbringen und dieses damit schneller und günstiger zur Marktreife führen.

EtherCAT

EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) ist ein von der Firma Beckhoff Automation initiiertes Echtzeit-Ethernet. Das im IEC-Standard 61158 offengelegte Protokoll eignet sich für harte wie weiche Echtzeitanforderungen in der Automatisierungstechnik.
Der EtherCAT Standard wird durch die EtherCAT Technology Group (ETG) definiert. IBV ist Mitglied in der ETG seit 2008.

  • Zyklischer Task für Prozessdaten (echtzeit-kritisch):
    • kurze Zykluszeiten (≤ 100 µs)
    • niedriger Jitter für exakte Synchronisierung (≤ 1 µs)
  • Azyklischer Task für Parametrierung, Maintenance und Tunneling von anderen Protokollen
  • Alle Slaves können Ein- und Ausgabedaten in einem einzigen Ethernet Frame austauschen.
  • Niedrige Hardwarekosten: Ein Master kann mit einer Standard-Ethernet-Hardware realisiert werden.

Softwarelösung

TSN

TSN ist ein Set an Ethernet Sub-Standards der IEEE 802.1 TSN Task Group. TSN zielt darauf ab, Features auf OSI-Layer 2 zu standardisieren, so dass verschiedene Protokolle sich dieselbe Infrastruktur teilen können. Die Herausforderung liegt dabei in der Konfiguration für den zeitkritischen und nicht-kritischen Datenverkehr, damit weder das Echtzeitverhalten noch der Durchsatz beeinträchtigt werden.

  • Garantierte Latenzzeiten für echtzeit-kritische Daten über das gesamte Netzwerk hinweg
  • Echtzeit-kritischer und nicht-kritischer Datenverkehr kann über ein gemeinsames Netzwerk übertragen werden
  • Höherwertige Protokollschichten können sich eine gemeinsame Netzwerkinfrastruktur teilen
  • Keine Abhängigkeit zu einem Hersteller

Einige wichtige Kern-Elemente von TSN sind in den folgenden Standards definiert:

  • IEEE802.1AS: Time Synchronization
  • IEEE802.1Qbv: Time-Aware Scheduler
  • IEEE802.1Qbu: Frame Preemption

Weitere Informationen zu TSN

Softwarelösung

  • IBV bietet kundenspezifische Dienstleistung im Bereich TSN an. Beispiele finden Sie im Bereich Feldbustechnologien.

Ethernet POWERLINK

Ethernet POWERLINK ist ein Echtzeit-Ethernet-Kommunikationsprotokoll, um Echtzeitdaten im Mikrosekundenbereich zu übertragen. Der Hauptanwendungszweck ist die Übertragung von Prozessdaten in der Automatisierungstechnik.

Ethernet POWERLINK wurde ursprünglich von der Firma B&R Industrial Automation entwickelt und wird heute von der offenen Anwender- und Anbietergruppe EPSG (Ethernet POWERLINK Standardization Group) als offener Standard weiterentwickelt und spezifiziert. IBV ist Mitglied in der Ethernet POWERLINK Standardization Group (ETG) seit 2017.

Die Hauptmerkmale von Ethernet POWERLINK sind:

  • die garantierte Übertragung von zeitkritischen Daten in sehr kurzen isochronen Zyklen mit konfigurierbarem Zeitverhalten
  • die Übertragung des weniger zeitkritischen Datenaufkommens im reservierten asynchronen Kanal
  • die zeitliche Synchronisation aller Netzwerkknoten

Weitere Merkmale und Details

Softwarelösung

CAN

Der CAN-Bus („Controller Area Network“) wurde von der Firma BOSCH für die Automobilindustrie entwickelt mit der Zielsetzung, den Verkabelungsaufwand zu reduzieren und damit Kosten einzusparen. Darüber hinaus findet das Bussystem beispielsweise in der Industrieautomation und Medizintechnik eine weite Verbreitung.
CAN ist als ISO 11898 international standardisiert.

  • Kostengünstige und robuste Vernetzung
  • „Multi-Master-Prinzip“: Die Teilnehmer am Bus sind gleichberechtigt
  • Broadcast Communication: Alle Teilnehmer am Netzwerk sehen alle Messages und können anhand eines Identifiers entscheiden, welche Messages für sie relevant sind.
  • Jede Message hat eine Priorität, die entscheidet, welche Information bei gleichzeitiger Übertragung Vorrang auf dem Bus hat. Durch die verlustlose Busarbitrierung kann damit ein deterministisches Zeitverhalten erreicht werden.

CANopen ist ein Kommunikationsprotokoll für OSI-Layer 7 und dient der Vernetzung von komplexen Geräten. Das Protokoll definiert u. a. ein Objektverzeichnis bei jedem Teilnehmer, Kommunikationsobjekte zur Parametrierung (SDOs) und zum Transport von Echtzeitdaten (PDOs). Darüber hinaus definiert es Geräteprofile z. B. für elektrische Antriebe, die eine herstellerübergreifende Standardisierung für Funktionalität und Aufbau des Objektverzeichnisses festlegen. Das CANopen Objektmodell wird auch in Industrial-Ethernet-Protokollen wie EtherCAT oder POWERLINK verwendet.

Der Standard wird von der Organisation CAN in Automation (CiA) gepflegt.

Softwarelösung

  • IBV bietet kundenspezifische Dienstleistungen im Bereich CAN und CANopen an und hat tiefgehende Erfahrung mit diesem Bussystem aus diversen Kundenprojekten. Mehr dazu finden Sie im Bereich Feldbustechnologien.

Modbus

Modbus ist ein offener Standard für eine Client-/Server-Kommunikation. Er kommt vornehmlich in der Industrie zum Einsatz, um Informationen zwischen Mess- und Regelgeräten auszutauschen. Die Übertragung findet dabei über eine serielle Schnittstelle (z. B. EIA-485) oder über Ethernet statt. Modbus-TCP ist Teil der Norm IEC 61158.

  • Einfache Realisierung
  • Offener Standard

Der Standard wird durch die Modbus Organization gepflegt.

Softwarelösung

  • IBV hat Modbus-Technologie in verschiedenen Kundenprojekten integriert. Weiteres dazu finden Sie im Bereich Feldbustechnologien.