Neues Industrial Ethernet für intelligente Anwendungen

Das Industrial Ethernet von CC-Link IE ist eine Familie von integrierten, auf dem Industrial Ethernet basierenden Netzwerken und ist für eine hochleistungsfähige, deterministische Steuerung ausgelegt. Über das Ethernet-Netzwerk vereint es einen Bereich von der Steuerungsebene bis zu den Feldbus- und Motion-Netzwerken. Das sorgt für einen nahtlosen Datentransfer ohne hierarchische Einschränkungen oder irgendwelche Netzwerkgrenzen. Dies erstreckt sich auch auf die bestehenden nicht auf Ethernet basierenden CC-Link-Steuerungsnetzwerke. CC-Link IE ist ein Stammnetzwerk für die großflächige Kontrolle verteilter Steuerungsaufgaben. Es arbeitet mit einem deterministischen optischen 1GBit/s-Doppelringnetzwerk und einem Floating-Netzwerk-Master zur Sicherung eines stabilen Betriebs. Eines seiner Besonderheiten ist eine automatische Kabelbrucherkennung als Standardmerkmal. Das neu eingeführte CC-Link IE-Feldbusnetzwerk ist unterhalb der Steuerungsebene angesiedelt und ebenso ein deterministisches 1GBit/s-Netzwerk. Die Vernetzung erfolgt hier auf Basis von Cat 5e-Verkabelung. Dieses Netzwerk bietet alle Anschlussmöglichkeiten für jetzige und zukünftige Anforderungen des Fertigungsmanagements. Besonders erwähnenswert ist, dass beide Netzwerke zusammen oder getrennt voneinander eingesetzt werden können. Bestehende CC-Link- und CC-Link-Safety-Netzwerke können dabei integriert werden. Feldbus-Netzwerkkommunikation Das CC-Link IE-Feldbusnetzwerk ermöglicht die Übertragung von High-Speed-Steuerungsdaten und verfügt über eine große Kommunikationskapazität für Meldungen auch über Netzwerke hinweg. Hierzu erfolgt der Austausch der Steuerungsdaten zyklisch über einen gemeinsamen, über das Netzwerk verteilten Speicher. Mitteilungsdaten werden hingegen über eine transiente/azyklische Kommunikation ausgetauscht. Bei der zyklischen Kommunikation werden die Steuerungsdaten aller Stationen über Token Passing aktualisiert. Durch den verteilten gemeinsamen Netzwerkspeicher tauscht jede Steuerung mit jeder anderen Steuerung Daten aus, erkennt den Zustand anderer Steuerungen und führt ihre eigenen Steuerungsaufgaben aus. Da die Daten in Echtzeit ausgetauscht werden, wird eine deterministische Steuerung unterstützt. Kommunikation über gemeinsamen Speicher Um jeden einzelnen Slave über die Master-Station steuern zu können, ist der Ein- und Ausgangsbereich jeder Slave-Station einem dezentralen Speicherbereich zugewiesen. Wie in Bild 4 dargestellt, sendet jede Station die Daten in den grau hinterlegten Bereich des dezentralen Speichers als zyklische Daten. Die zyklischen Daten von anderen Stationen werden in den farbigen Bereichen abgelegt. Slave-Stationen können die Daten des Speicherbereiches, der der Host-Station zugewiesen ist, halten, wie z.B. die Daten von Slave- Station 1 und 2. Ebenso können diese auch die Daten des Speicherbereichs halten, der anderen Slaves zugewiesen ist, sobald eine Steuerung als Slave-Station angeschlossen ist. In Bild 4 ist dies z.B. bei der Slave-Station 3 der Fall. Wenn alle Bereiche, einschließlich der Bereiche, die anderen Slave-Stationen zugewiesen sind, gehalten werden, können über eine solche Station die zyklischen Daten anderer Stationen überwacht werden, ohne dass auf die Master-Station zugegriffen werden muss. Es ergibt sich so ein vereinfachtes Steuerungsnetzwerk, bei dem alle Transaktionen in Echtzeit erfolgen. Transiente Kommunikation Das CC-Link IE-Feldbusnetzwerk ermöglicht auch die direkte transiente/azyklische Peer-to-Peer-Kommunikation zwischen Netzwerkstationen für nicht-deterministische Übertragungen. Dieser Prozess hat keine Auswirkungen auf den zyklischen Echtzeitbetrieb des Netzwerks, da CC-Link IE nur einen relativ kleinen Teil der Übertragungsbandbreite für die transiente Kommunikation zuweist. Jedes an das Netzwerk angeschlossene Gerät kann über diese gemeinsame Mailboxdaten senden und empfangen. Hierfür sind keine spezifischen Kenntnisse des CC-Links IE-Protokolls erforderlich. Die Funktion verfügt über eine nahtlose Gesamtzuordnung, die auf diese Weise ein Steuerungsprogramm erzeugt, das ungeachtet der physikalischen Konfiguration einem Netzwerk mit singulärer Hierarchie entspricht. Netzwerkkonfiguration Das CC-Link IE-Feldbusnetzwerk hat durch Remote-Engineering-Tools zu Konfigurations- und Wartungszwecken Zugriff auf alle Feldbusoperanden. Remote-Management bedeutet, dass die Operanden von jedem Punkt des Netzwerks aus eingestellt oder überwacht werden können. Das Feldbusnetzwerk kann lineare, stern-, ring- und baumförmige Topologien mit bis zu 254 angeschlossenen Modulen nutzen und bis zu 239 Netzwerke zu einem Multi-Netzwerksystem zusammenschalten. Neue Stationen können frei wählbar entweder an einen freien Port eines Hubs oder an einen Port einer bestehenden Station angeschlossen werden. Dies bietet eine uneingeschränkte Flexibilität und wird durch einfache Hubs ermöglicht. Die Bitübertragungs- und Sicherungsschichten des Netzwerks nutzen die Ethernet-Topologie, sodass herkömmliche Ethernet-Kabel, -Hubs und -Analyseverfahren verwendet werden können. Seamless Messaging Protocol (SLMP) Die Kommunikationsfunktion der CC-Link-Familie wird unter TCP/IP durch die Verwendung eines applikationsübergreifenden Protokolls namens SLMP erreicht. Da SLMP ein einfaches Client/Server-Protokoll ist, kann es problemlos in die Firmware von 100MBit/s-Ethernet-Geräten von Drittanbietern integriert werden. So ausgerüstet ist ein Zugriff auf Geräte über das gesamte CC-Link IE-Feldbusnetzwerk möglich.