Profinet hat sich in den letzten Jahren in der Automatisierungswelt etabliert und ist bei vielen Anwendern als System der Zukunft gesetzt. Kein Wunder also, dass die Zahl der verfügbaren Profinet-Geräte rapide wächst. Für extrem hohe Anforderungen in Bezug auf das Echtzeitverhalten – das Stichwort hier ist \’Isochrones Echtzeit-Ethernet\‘ (IRT) – wurden ASICs als Hardwareunterstützung entwickelt. Die Enhaced Realtime Ethernet Controller (Ertec) von Siemens eignen sich aber auch hervorragend, um auf einfache Art und Weise Feldgeräte mit einer Profinet-Schnittstelle auszustatten. Zum einen wird in den Bausteinen nämlich der gesamte Protokoll-Stack eigenständig abgearbeitet, zum anderen sind viele Funktionen bereits integriert. So sind im Ertec 200 beispielsweise die Schnittstellentreiber zum Bus, die sogenannten PHY, im ASIC enthalten und der auf dem ASIC befindliche Prozessor hat für die \’Intelligenz\‘ eines einfachen Feldgerätes ausreichend Leistungsreserve und kann dafür genutzt werden.
Kompletter Baukasten für Entwickler
Um den Einstieg für Entwickler möglichst einfach zu halten, bietet der Siemens-Bereich Automation and Drives das Development Kit 200 (DK200) an. Dieses soll einen schnellen und unkomplizierten Aufbau eines eigenen Profinet-Devices auf Basis des Ertec 200 ermöglichen. Das Kit beinhaltet z.B. ein Evaluierungs-Board EB200, mehrere Ertec 200, einen Kommunikationsprozessor CP1616 als Master zum Testen des eigenen Geräts, Projektierungssoftware und vieles andere. Wie einfach sich damit ein Profinet-IO-Device bauen lässt, zeigte ein Praxistest am Institut Industrial IT (inIT) der Fachhochschule Lippe und Höxter. Das Ergebnis ist ein Leitfaden, der es einem Entwickler ermöglicht, innerhalb von zwei Arbeitstagen ein erstes, eigenes Profinet-IO-Device zu bauen.
Erster Schritt: Der Master
Als erster Schritt wurde am Institut mit dem Kommunikationsprozessor CP 1616 der Profinet-Controller eingerichtet. Dazu musste die Baugruppe in einem Linux-PC integriert werden, da das gesamte Entwicklungspaket auf Linux basiert. Das notwendige Betriebssystem, Novell Suse Linux Version 9.2 sowie notwendige Echtzeiterweiterungen und Treiber sind im Internet frei verfügbar. Aus rechtlichen Gründen konnten diese leider nicht auf der mitgelieferten CD hinterlegt werden, der Treiber für den Kommunikationsprozessor findet sich jedoch auf der CD. Der vom Institut erstellte Leitfaden und die im DK200 enthaltene Dokumentation sowie die Internetseiten des Customer Support von Siemens geben für die notwendige Software einige Quellen als Hilfestellung an. Mithilfe eines in den Echtzeiterweiterungen enthaltenen Testprogramms kann dann ermittelt werden, ob das System den Anforderungen standhält. Um den Master in Betrieb nehmen zu können, muss er mit Hilfe des beiliegenden Konfigurationsprogramms NCM projektiert werden. Das Programm enthält Werkzeuge und Funktionen zum Konfigurieren, Parametrieren sowie zum Diagnostizieren der Hardware und ist zurzeit das einzige verfügbare Projektierungswerkzeug, mit dem man Profinet-Netzwerke im Isochronen-Realtime(IRT)-Modus betreiben kann. Das DK200 enthält eine komplette Projektierung samt GSD(Geräte-Stammdaten)-Datei für das Evaluierungs-Board, die lediglich in die entsprechenden Ordner des Konfigurationsprogramms kopiert werden muss. Danach wird die erstellte Projektierung in die Baugruppen geladen und es kann die Profinet-I/O-Controller-Applikation auf dem Linux-PC gestartet werden. Die Applikation ist sehr einfach gehalten und reagiert auf Daten und Alarme des Evaluierungs-Boards mit einer Ausgabe auf dem Bildschirm.
Zweiter Schritt: Das Beispiel-Device
Das eigentliche Herzstück des Development Kits ist das Evaluierungs-Board EB200, mit dem das Profinet-I/O-Device realisiert wird. Das Board verfügt über zwei Ethernet-Ports für die Profinet-Kommunikation. Programmiert wird der Ertec 200 auf dem EB200 über ein zusätzliches Ethernet-Interface. Als Benutzerschnittstelle dient hier eine serielle RS232-Schnittstelle, über die die Applikation mittels eines Terminalprogramms gesteuert werden kann. Der Protokollstapel des Ertec 200 wurde auf Basis des Echtzeitbetriebssystems VXWorks der Firma Wind River realisiert. Die dazu notwendige Entwicklungsumgebung ist mit einer Ein-Monats-Lizenz im Lieferumfang des DK200 enthalten. Die Freischaltung kann über ein Online-Formular oder per E-Mail erfolgen. Das Development Kit beinhaltet auch eine Beispielapplikation, die einfach kompiliert und per FTP auf das Board übertragen werden kann. Damit lassen sich z.B. I/O-Daten anzeigen, Diagnose- und Prozessalarme übertragen oder auch die zyklische Datenübertragung aktivieren bzw. deaktivieren. Diese Funktionen dienen als Muster für die eigene Anwendung.
