Industrial Plug&Play mit Powerlink

Powerlink, das Industrial-Ethernet-System für harte Echtzeit-Kommunikation, beherrscht uneingeschränktes Hotplugging. Diese zentrale Eigenschaft ermöglicht das Auswechseln oder Hinzufügen von Geräten zu einem Netzwerk während des laufenden Betriebs. Dabei kommt es durch Erweiterungs- oder lokale Austausch­maßnahmen zu keiner Beeinträchtigung der Echtzeit. Ein Neustart des Systems ist nicht erforderlich. So kann der Betreiber z.B. weitere Bedienterminals zuschalten oder einen defekten Temperatursensor tauschen, ohne vorher die Anlage herunterfahren zu müssen. Diese Fähigkeit ist eine grundlegende Voraussetzung für den Einsatz in der Prozessindustrie und für den Betrieb von modular strukturierten Maschinen und Anlagen. Das Kommunikationssystem erreicht das zum einen durch die vollständige Integration der CANopen-Mechanismen und zum anderen durch seine Konformität zum Ethernet-Standard nach IEEE802.3, der die freie Wahl bei der Topologie ermöglicht. Zu den wichtigsten Eigenschaften von CANopen zählt die Verwendung standardisierter Geräteprofile. In ihnen sind die Funktionalitäten der jeweiligen Geräteklasse, wie z.B. E/A-Module, Antriebe oder Messgeräte und Steuerungen, verbindlich festgelegt. Durch sie lassen sich die Geräte einer Klasse einheitlich ansprechen oder ohne Neukonfiguration austauschen, auch wenn sie von unterschiedlichen Herstellern stammen. In einem Powerlink-Netzwerk schickt der Master, der Managing Node (MN) genannt wird, innerhalb eines Zyklus an jeden Netzwerkknoten ein Einzeltelegramm. Damit ruft er die Teilnehmer zur Übersendung ihrer Statusinformationen und Nutzdaten auf. Trifft er dabei auf ihm nicht bekannte, also neue oder ausgewechselte Geräte, fordert er sie auf, sich zu identifizieren. Die Geräte übermitteln im asynchronen Teil des Powerlink-Zyklus, der für die Übermittlung von Service- und Anwendungsdaten reserviert ist, ihr Geräteprofil an den MN, oder genauer, an den Konfigurationsmanager. Er läuft auf dem Managing Node und aktualisiert das Objektverzeichnis. Nach wenigen Zyklen, die bis zu 100µs kurz sein können, steht das Gerät in voller Funktionalität zur Verfügung. Dadurch können sich z.B. Bediener von Maschinen oder Anlagen mit tragbaren Handbediengeräten an verschiedenen Stellen des Netzwerks einloggen. Dass sich die Geräte über beliebige Knoten integrieren lassen, liegt im Ethernet-Standard begründet, auf dem Powerlink basiert und zu dessen Eigenschaften die konfigurationsfreie Topologie gehört. Hierbei spielt es keine Rolle, wo sich das Gerät befindet. Entscheidend ist nur seine Adresse. Deshalb muss bei Powerlink die Steuerung nicht wissen, wie das Netzwerk unter ihr aussieht.