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PROFINET IO Device Stack

Unser PROFINET IO Device Stack kann verwendet werden, um einfache Geräte wie IO-Module bis hin zu hoch performanten Geräten wie Antriebe zu realisieren. Der Stack ist hochprotierbar und damit auf den unterschiedlichsten Plattformen verwendbar. Optionspakete wie IRT, Systemredundanz und IO-Link Integration machen die Lösung skalierbar.

Der PROFINET IO Device Stack ist auf dem neusten Stand der Technologie und unterstützt die Konformitätsklassen CC-A, CC-B, CC-B(PA) und je nach Plattform CC-C.

Der Kern des PROFINET IO Device Stack ist vollständig hardwareunabhängig und unterstützt 32-Bit-Mikroprozessoren (ARM, Intel, PowerPC, Rx, STM32 oder andere). Zur Ausführung wird ein Echtzeitbetriebssystem sowie TCP/IP- und SNMP-Stack benötigt. Dabei haben sich Microkernel-RTOS wie FreeRTOS, emBos, TI-RTOS bestens bewährt.

Wenn die Leistungsfähigkeit der Plattform hoch genug ist oder die Anforderungen an die Zykluszeit nicht sehr hoch sind, kann auch Linux mit Echtzeiterweiterung verwendet werden.

Die Basisfunktionalität des PROFINET IO Device Stack entspricht der Konformitätsklasse B. Der Stack bietet die Schnittstellen zur Anpassung an die IP-Stacks und SNMP-Stacks der Zielplattform. Es wird eine Beispielanpassung an Linux Ubuntu auf dem PC mitgeliefert, die dazu dient eine Simulations-/Entwicklungsumgebung bereitzustellen, in der die Applikation vorentwickelt werden kann. Für den Einsatz auf eine reale Target-Hardware muss ein Layer 2 Zugang für die Echtzeittelegramme und die SNMP Anbindung (CC-B) auf dem jeweiligen Target realisiert werden.

Darüber hinaus bieten wir Optionen für weitere PROFINET Funktionalitäten an.

  • Konform nach der neuesten PROFINET-Spezifikation
  • Referenzzertifizierung nach Konformitätsklasse A, B (, C)
  • Einfach auf viele Plattformen portierbar
  • Kann mit Profilen wie PROFIsafe oder PROFIdrive sowie IO-Link Integration verwendet werden
  • Vorbereitet für die Verwendung mit PA-Profile 4.0 (Multiinstanzen)
  • Unterstützung von DCP, LLDP, MRP, FSU, Shared Device
  • Beinhaltet den MRP-Client
  • Hardware: Kompatibel mit 32-Bit-Mikroprozessoren (Big Endian, Little Endian)
    • z.B. ARM, Intel, PowerPC, Rx oder andere
  • Auf jedes Echtzeitbetriebssystem portierbar (z.B. Free RTOS, Embos, TI-RTOS, Linux)
  • Je nach Anforderung verwenden wir auch die Technologiekomponenten anderer Anbieter wie NetX von Hilscher, TPS1 von Renesas / Phoenix oder ERTEC von Renesas / Siemens.
  • Programmcode: ca. 290 kByte (Stack+ mitgeliefertes Sample)
    • Hängt von der Anzahl von AR‘s und Ports ab
    • Hängt auch von der Applikation ab
  • RAM: ca. 300 kByte (Stack+ mitgeliefertes Sample)
    • Hängt von der Anzahl von AR‘s und Ports ab
    • Hängt auch von der Applikation ab
  • Hardware Timer ist von Vorteil

Hinweis

Um die Portierbarkeit in unterschiedliche Umgebungen zu ermöglichen ist kein TCP/IP und SNMP Stack enthalten. Es sind die notwendigen Schnittstellen vorhanden und dokumentiert, um den Stack entsprechend zu integrieren.

  • ANSI C-Quellcode
    • Dieser muss für die Portierung nicht verändert werden
  • Beispielhafter Code für die Betriebssystem Adaption
  • Anwendungsbeispiel für einen schnellen Einstieg
  • Dokumentation als PDF User-Manual und HTML-Referenzmanual

PROFINET IO Device
Systemredundanz und Dynamic Configuration

Systemredundanz (S2) Systemredundanz wird inbesondere in der Prozessautomatisierung gefordert, um die Anforderungen an hohe Verfügbarkeit zu erfüllen.

Dieses Optionspaket bietet Systemredundanz S2 und dynamische Rekonfiguration. Die Implementierung von S2 ist plattformunabhängig. Wir testen S2 mit dem PI-Tester, Siemens S7-400 und anderen Prozessleitsystemen.

Systemredundanz (S2)

Die Systemredundanz (S2) basiert auf folgendem Konzept:

  • Zwei Controller verbinden sich gleichzeitig mit einem Gerät
  • Ein Controller stellt eine primäre Verbindung her, die mit einer normalen PROFINET-Verbindung identisch ist
  • Der zweite Controller stellt eine spezielle "Backup"-Verbindung her
  • Wenn der primäre Controller ausfällt, wartet das Gerät darauf, dass der Backup-Controller den Übergang zum primären Status anfordert
  • Systemredundanz S2 und IRT können nicht gleichzeitig verwendet werden.

Dynamic Reconfiguration (DR)

Die Dynamische Rekonfiguration ist ein besonderes Merkmal der Systemredundanz und ermöglicht die Neukonfiguration eines Automatisierungssystems zur Laufzeit und Änderung der Applikationsbeziehungen.

  • ANSI C-Quellcode
  • Dokumentation
  • Anwendungsbeispiel für einen schnellen Einstieg

PROFINET IO IRT Device
für Texas Instruments Sitara

Zusätzlich zu PROFINET RT Device Class B bieten wir auf der Sitara Plattform auch PROFINET IRT Device Class C an.

PROFINET IRT, auch Conformance Class C genannt, ermöglicht die Synchronisation der Kommunikation und der Applikation. Zyklische Datenpakete werden während der IRT-Phase übertragen, die eine reservierte Bandbreite sichert. Die verbleibende Ethernet-Bandbreite wird für die azyklische PROFINET-Kommunikation sowie anderem Netzwerkverkehr verwendet. Dies ermöglicht geringere Zykluszeiten, extrem geringen Jitter und macht PROFINET deterministisch.

  • ANSI C-Quellcode
  • Dokumentation
  • Anwendungsbeispiel für einen schnellen Einstieg

Plattformintegrationen

Der PROFINET IO Device Stack ist auf viele Plattformen portierbar. Wir können dabei in Projekten unterstützen. Einige Plattformen betrachten wir als Vorzugsplattformen, für die mehr Erfahrungen vorliegen. Für die Integration können wir dabei auf vorhandene Quellen zurückgreifen und diese zumindest schneller anbieten. Zu diesen Plattformen gehören Sitara von Texas Instruments, RZ von Renesas sowie STM32 Cortex M4 oder ähnliche + Switch oder Phy mit FreeRTOS, LwIP.

Für einfachere Devices oder da wo es besonders auf Herstellkosten oder niedrige Verlustleistung ankommt, bietet sich die Integration auf Single-Chip-Mikrocontrollern an. Dies ist insbesondere für die neue PROFINET Physik APL (advanced physical layer) interessant. Der geringe Speicherbedarf des Stacks, Systemredundanz und die Profile 4.0 Vorbereitung machen den Stack ideal für die Prozessautomatisierung. Als Mikrocontroller haben wir hier schon unterschiedliche Derivate des STM32 wie auch Rx von Renesas verwendet.