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Powerlink-Router
sorgt für Transparenz und Durchgängigkeit
Problemloser Zugriff von überall
Ethernet etabliert sich immer mehr auch in der Automatisierungstechnik als leistungsstarkes Kommunikationssystem in verschiedenen Ausprägungen. Ein Industrial-Ethernet-System, welches sich bereits vielfach in der Praxis bewährt hat, ist Ethernet Powerlink. Für die nahtlose Integration von Ethernet Powerlink in übergeordnete Ethernet-TCP/IP-Netzwerke sorgt der EPL-Router von Deutschmann Automation.
Ethernet Powerlink (EPL) ist eine Protokollerweiterung zum Ethernet-Standard nach IEEE 802.3, um Echtzeitdaten im Mikrosekundenbereich zu übertragen. Es wurde mit Rücksicht auf Standard-Konformität entwickelt und erweitert Ethernet durch einen gemischten Polling- und Zeitscheibenmechanismus. Damit erreicht man die garantierte Übertragung von zeitkritischen Daten in kurzen isochronen Zyklen mit konfigurierbarem Zeitverhalten sowie die zeitliche Synchronisation aller Netzwerkknoten im Sub-Mikrosekundenbereich. Die Übertragung des weniger zeitkritischen Datenaufkommens verläuft im reservierten asynchronen Kanal. Aktuelle Implementierungen von Ethernet Powerlink erreichen Zykluszeiten von unter 200µs und eine zeitliche Präzision (Jitter) von kleiner als 1µs. Damit die Echtzeit garantiert wird, müssen Kollisionen auf dem Ethernet vermieden werden. Dazu wird die Datenübertragung durch einen speziellen Knoten, dem „Managing Node" (MN), gesteuert. Die anderen Geräte, die sogenannten „Controlled Nodes" (CN), dürfen nur senden, wenn sie durch den MN dazu aufgefordert werden. Jeder Zyklus beginnt mit einem speziellem Telegramm, dem „Start of Cyclic" (SoC). Danach wird jeder Knoten vom MN mit einem „Poll Request" (PReq) abgefragt, worauf der CN mit einer „Poll Response" (PRes) antwortet. Die PRes werden per Ethernet-Multicast gesendet, so können alle anderen die Antwort mithören. Ein Querverkehr ist zwischen den CNs möglich. Es muss nicht jedes Gerät in jedem Zyklus abgefragt werden. Telegramme können per PDO und SDO übertragen werden.
Nahtlose Integration von Ethernet Powerlink und Ethernet TCP/IP
Das ursprünglich von B&R entwickelte EPL wurde 2001 offen gelegt und in die Anwender- und Anbietergruppe EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group) eingebracht. Dort wird es als offener Standard weiterentwickelt und spezifiziert. Es befindet sich seit 2003 im Serieneinsatz. Weltweit bei tausenden Endkunden sind derzeit bereits mehr als 210000 Knoten in mehr als 28000 Maschinen installiert. Über 200 Maschinenbauer setzen auf Ethernet Powerlink. In Kürze wird EPL Bestandteil der Normen IEC 61748-2 und IEC 61158 sein. Die ursprüngliche physikalische Ebene ist 100Base-X Fast Ethernet (IEEE 800.3). Seit Ende 2006 unterstützt Ethernet Powerlink mit Gigabit Ethernet eine zehnmal höhere Übertragungsrate (1000 Mbit/s). Die Migration auf Gbit-Ethernet stellt kein Problem dar - Ethernet Powerlink benötigt keine proprietären ASICs. Ethernet Powerlink kommt überwiegend dort zum Einsatz, wo schnelle Maschinenkommunikation erforderlich ist. Es eignet sich für alle kritischen regelungstechnischen Anforderungen. Als übergeordnetes Fabriknetz wird meistens Ethernet TCP/IP verwendet. Da EPL auch die weniger zeitkritische asynchrone Übertragung zusätzlicher Informationen zulässt, liegt es nahe, es auch für die Informationsübertragung zum Beispiel für Diagnose- und Parametrierungszwecke zu nutzen. Somit benötigt der Maschinen- und Anlagenbauer nur ein Kommunikationsmedium basierend auf Standard-Komponenten. Um ein Ethernet-Powerlink-Segment innerhalb einer Maschine nahtlos in das Fabriknetz integrieren und somit von einer entfernten Station transparent auf die Echtzeitsteuerungen mit Ethernet Powerlink zugreifen zu können, wurde der EPL-Router von Deutschmann Automation entwickelt. Er ist damit ein wichtiger Baustein, um komplette Durchgängigkeit auf Basis von Ethernet zu schaffen.