09.07.2015

Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP

Drei Protokolle auf einen Streich

Turck hat für seine Produkte eine Multiprotokoll-Softwarelösung auf Basis der ARM-Familie entwickelt. Damit beschreitet der Automatisierer einen eigenen Weg und kann Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP auf einmal integrieren. Neben den Gateways BL20 und BL67 zählen mittlerweile auch hochkompakte Block-E/As und IO-Link-Master zur Multiprotokoll-Familie des Anbieters.

Autor: Dipl.-Ing. Jörg Kuhlmann, Hans Turck GmbH & Co. KG.


Bild 2: Im Gegensatz zu bisher verfügbaren Lösungen bringen die TBEN-S-Module Ethernet bis in die E/A-Ebene - ohne zusätzliche Kosten für Koppler.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KG

Mit dem Multiprotokoll-Konzept auf ARM-Basis will Turck einen eigenen Weg beschreiten. Statt über Jahre auf eine bestimmte Chip-Familie und deren Lieferanten festgelegt zu sein, ermöglicht die Software-Lösung einen relativ einfachen Wechsel zu einem neuen ARM-Derivat. Turcks Ethernet-Ansatz ermöglicht es, jede Verbesserung auf Seite der Chips direkt in die Produkte zu integrieren und so an den Kunden weiterzugeben. Die Multiprotokoll-Vorteile, die Turck in immer mehr I/O-Lösungen einsetzt, gelten auch für die TBEN-S-Familie. Kunden, die unterschiedliche Ethernet-Protokolle einsetzten, reduzieren mit Multiprotokoll-Geräten effektiv die Zahl der vorzuhaltenden Gerätevarianten. Maschinenbauer, die ihre Maschinen s owohl mit Rockwell-Steuerungen (Ethernet/IP) als auch mit Siemens-Steuerungen (Profinet) anbieten, können mit Multiprotokoll-I/O-Geräten eine einheitliche E-Planung für zwei Maschinenversionen verwenden. Mit den Geräten der TBEN-S-Reihe gilt dies bis zur untersten E/A-Ebene. Auch wenn Steuerungen mit Profinet oder Ethernet/IP laufen, die Mess- und Prüftechnik in der Qualitätssicherung aber PC-basierte Systeme nutzt, können durch Modbus TCP die gleichen Module wie in der Fertigung eingesetzt werden.

E/A-Module TBEN-S

Die neue kompakte Block-E/A-Reihe TBEN-S eignet sich mit acht M8-Buchsen auf nur 32x144mm Grundfläche gut für enge Einbaubedingungen. Die Modul lassen sich ohne zusätzliche Gateways in den drei Ethernet-Systeme betreiben, erkennen das jeweils eingesetzte Protokoll automatisch und können durch den integrierten Switch auch in Linientopologie eingesetzt werden. Ein Sub-Bus für die Anbindung kann damit entfallen. Durch den direkten Anschluss sind auch die sonst erforderlichen Gateways überflüssig. Dadurch, dass jedes Modul eigenständig am Ethernet hängt, bleiben die Kosten pro I/O dieselben - egal ob der Planer nur ein Modul einsetzt oder mehrere. Die Modulzahl ist nur durch die maximale Anzahl der Ethernet-Teilnehmer an der Steuerung begrenzt. Die Implementierung aller drei Protokolle hat im Vergleich zu Einzelprotokollgeräten keinen Nachteil. Im Gegenteil: Die Module unterstützen sowohl die Schnellstart-Modi Fast-Startup (FSU) im Profinet- und Quick-Connect (QC) im Ethernet/IP-Betrieb als auch die Bus-Redundanzprotokolle MRP und DLR.

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Webserver und Signalformen

Zudem hat Turck auf dem Prozessor einen Webserver untergebracht, über den jedes Modul separat ansprechbar ist und Diagnosemeldungen im Klartext darstellt. Der Diagnosepuffer erlaubt dem Anwender, Meldungen auch zeitversetzt abzurufen. Außerdem verfügen beide Ethernet-Ports über Fehlerzähler, die sich per Webserver überwachen lassen. Das ist vor allem für Anwender von Ethernet/IP und Modbus TCP interessant, da in solchen Netzen meist keine tiefgehenden Diagnose-Tools zur Verfügung stehen. Turck hat zunächst fünf TBEN-S-Varianten im Programm: Geräte mit jeweils vier digitalen Ein- und Ausgängen, mit acht digitalen Eingängen inklusive Modul- oder Kanaldiagnose, mit acht digitalen Ausgängen sowie mit acht universellen digitalen Ein-/Ausgängen. Letztere stellt sich selbsttätig auf die jeweils benötigte Konfiguration ein. Bei der Version mit vier Analogeingängen kann jeder Eingang nicht nur als Spannungs- oder Stromeingang konfiguriert werden, sondern es können auch PT100- oder Thermoelemente angeschlossen werden. Der Kunde kann so mit einem Gerät bis zu vier alternative Module ersetzen. Eine Variante mit vier IO-Link-Ports rundet die Angebotspalette ab.

Programmierbare Ethernet-Gateways

Für seine modularen I/O-Lösungen BL20 und BL67 präsentiert Turck eine neue Generation programmierbarer Gateways. Sie sind mit Codesys 3 programmierbar und ebenfalls mit Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP Multiprotokoll-fähig. Für Profinet-Anwendungen steht mit den neuen Geräten nun auch ein programmierbares Gateway zur Verfügung. Die programmierbaren Gateways eignen sich nicht nur für allgemeine Steuerungsaufgaben, sondern auch als Protokollumsetzer - etwa von Ethernet auf serielle Kommunikation. In RFID-Anwendungen können die Geräte die übergeordnete Steuerung von systeminternen Datenkommunikationsaufgaben entlasten und nur Nutzdaten weiterleiten. Zusätzlich lassen sich beispielsweise Feldgeräte mit seriellen Schnittstellen in die Ethernet-Automatisierungswelt integrieren oder RFID-Systeme direkt an PC-basierte Automatisierungslösungen anbinden.

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Multiprotokollfähige IO-Link-Master-Module

Weiterhin hat Turck sein Portfolio um IO-Link-Master-Module für BL20 und BL67 ergänzt. Sie unterstützen allesamt die Spezifikation 1.1 mit den Übertragungsraten 4,8, 38,4 und 230,4kBaud. Dem Anwender eröffnet sich damit ein weites Feld an Möglichkeiten, um die IO-Link-Kommunikation in Feldbus- und Ethernet-Netzwerken einzusetzen. Mit dem BL67-System steht ein modularer IO-Link-Master in IP67 mit einem Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +70°C für raue industrielle Umgebungen zur Verfügung. Die vierkanaligen IO-Link-Master unterstützen ebenfalls die Multiprotokolltechnik und können mit den Gateways für Profibus, Canopen sowie die Ethernet-Protokolle Profinet, Ethernet/IP und Modbus TCP eingesetzt werden. Ethercat, Devicenet und Modbus RTU sollen im zweiten Schritt folgen.

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