Netzwerkdaten schnell griffbereit: Flexible Datenspeicherung für Ethernet-Netzwerke

Mithilfe der PacSystems CMX-Technologie können speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und andere Computergeräte Daten über ein extrem schnelles Glasfasernetzwerk gemeinsam deterministisch nutzen. Diese Technologie basiert auf Reflective-Memory. Ein Reflective-Memory-Netzwerk kann bis zu 256 Knoten enthalten. Werden Daten in einen Knoten geschrieben, so werden alle Knoten des Netzwerks automatisch mit den neuen Daten aktualisiert. Diese gemeinsame Nutzung von Speicherressourcen mit Hochgeschwindigkeit ermöglicht verschiedenen Geräten, die wiederum in Ethernet-Netzwerke eingebunden sind, den Austausch großer Mengen von Steuerungsdaten über ein deterministisches Glasfasernetzwerk mit 2,12GBaud – 20 mal schneller als über Ethernet. Das Control Memory Xchange-Modul läuft parallel zur Hauptsteuerung und hat minimale Auswirkungen auf die Abtastzeit. Die Steuerung schreibt Daten in den gemeinsamen Speicher der CMX-Module, die mit einer Geschwindigkeit von 174MByte/s an alle anderen Knoten im Netzwerk übertragen werden. Die Latenz zwischen den Knoten beträgt lediglich 450ns. Jedes Modul speichert eine lokale Kopie der gemeinsamen Daten. Das ermöglicht eine schnelle und deterministische Leistung in Echtzeit – unabhängig vom Steuerungsspeicher. Die Datenaktualität entspricht der Abtastzeit, dadurch ist keine Einberechnung von Latenz erforderlich. Speicher über das Kabel Bislang konnte die globale gemeinsame Speichernutzung in industriellen Steuerungssystemen nur durch ein dediziertes System für den Speicher, ein alle Systeme umfassendes Kommunikationsnetzwerk und ein vom Anwender entwickeltes System zum Lesen und Schreiben von Speicherdaten realisiert werden. Heute ist der \’Speicher über das Kabel\‘ kein Problem mehr. Es kommt nur auf einen Lese- und Schreibvorgang innerhalb des Systems an. Die Datenübertragung erfolgt vollautomatisch. Da kein Anwendungscode geschrieben, getestet, dokumentiert und aktualisiert werden muss, um Meldungen zu erstellen und zu entschlüsseln oder in Meldungen enthaltene Daten weiterzuleiten, ergeben sich Einsparungen im Bereich Software-Entwicklung. Das CMX-Modul wandelt die Daten in Pakete mit variabler Größe von 4 bis 64Byte um, die es dann über das Glasfasernetzwerk an den Receiver des nächsten Knotens überträgt. Wird ein Paket empfangen, wertet CMX dieses aus. Wenn das Paket gültig ist und seinen Ursprung nicht in diesem Knoten hat, wird es akzeptiert. Ist das Datenpaket jedoch ungültig oder stammt es aus diesem Knoten, so wird es gelöscht. Der empfangende Knoten schreibt die Daten in das lokale Reflective-Memory und überträgt die Daten gleichzeitig an den nächsten Knoten des Netzwerks. Der Prozess wiederholt sich, bis die Daten zum ursprünglichen Knoten zurückkehren und dort aus dem Netzwerk entfernt werden. Störfest bei langen Strecken Glasfaserverbindungen für Störfestigkeit bei langen Kabelführungen sind ein weiteres Beispiel für die einfache Anwendbarkeit des Systems. PacSystems Control Memory Xchange ermöglicht den Datenaustausch zwischen 256 voneinander unabhängigen Systemen oder Knoten, die eine Stern- oder Ringstruktur aufweisen. Die maximale Übertragungsdistanz des Glasfasernetzwerks beträgt 10km. Und da die Verarbeitung innerhalb des Moduls stattfindet, wird für den Betrieb des Netzwerks keine Haupt-CPU-Leistung benötigt. Nimmt man all dies zusammen, ergibt sich eine einfachere Ausführung von Anwendungen mit großem Speicherbedarf. Flexibler Datenaustausch Diese vorgestellte Lösung integriert Flexibilität in verschiedene Betriebs- und Hardwaresysteme. Das System ermöglicht einen von Prozessortyp, Betriebssystem und Busstruktur unabhängigen Datenaustausch zwischen Systemen. Es ist in verschiedenen Formfaktoren für SPS und PC erhältlich, einschließlich VME- und PCI-Bus, und beinhaltet Treiber für die Verbindung zur GE Intelligent Platforms Proficy-Software sowie zu Softwareanwendungen Dritter. Da CMX nicht Ethernet-basiert ist, entstehen keine IT-Probleme oder Einschränkungen bei der Einbindung weiterer Geräte in ein Ethernet-Netzwerk. Dadurch wird die Nutzung von Ethernet-Strukturen vereinfacht. Genehmigungen und ausführliche Tests können vermieden werden. Dadurch werden Zeit und Kosten gespart sowie die Vorteile eines virusfreien Netzwerks gewonnen. Übertragungsgeschwindigkeit Diese Vorteile sind vor allem in Branchen wie Metallverarbeitung und Bergbau, Zellstoff und Papier sowie Konsumgüterherstellung relevant, in denen eine hohe Ausführungsgeschwindigkeit wesentlich und die gemeinsam genutzte Datenmenge groß ist. So musste für eine Zellstoffpresse die Möglichkeit geschaffen werden, Fehler in der Sequenz ermitteln zu können, z.B. abweichende Ventilöffnungs- und Schließungszeiten im Hundertstelsekundenbereich oder einen leicht ungleichmäßigen Lauf von Stellgliedern, Motoren oder Pumpen. Solche Fehler können im Steuerungsprogramm korrigiert werden. Um Informationen verschiedener Systeme – also auch aus Industrial Ethernet-Netzwerken – zusammenzuführen, musste die Übertragungsgeschwindigkeit über der Feldbus-Geschwindigkeit liegen. CMX konnte sowohl die Geschwindigkeit als auch die Datenmenge bereitstellen, um Prozessfehler ausfindig zu machen, die Zykluszeit um 25% zu reduzieren und die Produktion um bis zu 5Mio.US-$ pro Jahr zu steigern. Kostenfaktor entscheidet In der derzeitig wirtschaftlich kritischen Zeit ist eine höhere Produktivität bei besserer Qualität und geringeren Kosten ein wesentlicher Faktor. Auch die Möglichkeit, Änderungen im Arbeitsablauf vornehmen zu können ohne die Produktion stoppen zu müssen, spielt eine große Rolle. Ein Betreiber einer Warmbandstraße, konnte es sich nicht leisten, die Antriebe zu ersetzen, brauchte jedoch eine optimierte Produktion. Mithilfe eines CMX-basierten Systems ersetzte der Anwender die Antriebssteuerungen ohne Stillstandszeit, verbesserte die Genauigkeit des Laufspiels und lag dabei mit den Kosten um 30% niedriger als bei alternativen Architekturen. Globale Speicherressourcen