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Projektmanagement Auch der „stärkste Plotter der Welt“ hört auf den „Preempt-Patch“

| Autor / Redakteur: Prof. Dr.-Ing. H.-P. Schmidt / Reinhard Kluger

Forschung, Machbarkeitsstudien sowie Hard- und Softwareentwicklungen sind Thema des Fachbereis Elektrotechnik der Hochschule Amberg-Weiden. Zur Zeit untersucht man u.a. die Einsatzmöglichkeiten von Linux mit Echtzeiterweiterung. Entwickelt wurde ein Profinet-Modul auf Basis des EERTEC 200-Chips. Und: Man untersucht die Möglichkeiten der kontaktlosen Energie- und Datenübertragung für die Automatisierungstechnik.

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Forschung, Machbarkeitsstudien sowie Hard- und Softwareentwicklung übernimmt der Fachbereich Elektrotechnik der Hochschule Amberg-Weiden Bilder: Autor
Forschung, Machbarkeitsstudien sowie Hard- und Softwareentwicklung übernimmt der Fachbereich Elektrotechnik der Hochschule Amberg-Weiden Bilder: Autor
( Archiv: Vogel Business Media )

Für die Ansteuerung von Antrieben werden im Labor die Einsatzmöglichkeiten von Linux mit Echtzeiterweiterung und Industrial Ethernet untersucht. Neben RTAI ist hier der „Preempt Patch“ besonders interessant, da große Teile dieser Echtzeiterweiterung bereits im Linux-Standardkernel implementiert sind. Somit kann auch aktuelle leistungsfähige Hardware ohne aufwändige Konfigurationen verwendet werden. Selbst für die inzwischen am weitesten verbreitete Distribution „Ubuntu“ steht der Patch komplett zur Verfügung. Die Einsatzmöglichkeiten werden an der Testanlage LAST (Labor Anlagentechnik Systemtest) im Labor Anlagentechnik unter realen Bedingungen untersucht. Die Anlage ist eine universelle Testumgebung, die eine Vielzahl gesteuerter und geregelter Antriebe unterschiedlicher Hersteller umfasst. Diese können über Hunderte von Metern Leitung gespeist werden.

Als Teilsystem der Anlage LAST wird der „stärkste Plotter der Welt“, eine 3D-Positioniereinrichtung, eingesetzt. Seine Achsen werden von leistungsstarken Servomotoren angetrieben. Weitere Teilsysteme sind eine Linearachsenanwendung und eine Taktstraßennachbildung, um komplette Industrieanwendungen abzubilden. Für Untersuchungen zur industriellen Kommunikation werden einzelne Antriebe oder Antriebsgruppen auch über diversere klassische Bussysteme, wie z.B. AS-i, CAN oder ProfiBus angesteuert. Diese kommunizieren mittels Gateways über Ethernet mit den übergeordneten Linux-basierten Steuerungen. Damit werden Antriebe, die über unterschiedliche Bussysteme angesprochen werden, mittels Linux-gesteuerten Automatisierungsgeräten angesteuert.

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Wir sprechen Industrial Ethernet

Ausgehend von der, an der HAW entwickelten RAW-Ethernet Kommunikation, werden auch kommerziell verfügbare Varianten betrachtet. Gemeinsam mit dem An-Institut „aia automations institut“ wurde im Labor ein universell einsatzbares PROFINET-Modul „Uni-PNIO“ (Universal PROFINET IO) auf Basis eines Siemens ERTEC 200-Chips entwickelt. Mit dem aia zusammen wurde daraus auch eine industriekonforme IO-Device-Anschaltung erarbeitet, mit der sich auch umfangreichere Steuerungsaufgaben realisieren lassen. Die Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit der Uni-PNIO-Module, aber insbesondere auch das tatsächliche Zeitverhalten der PROFINET-IO-Kommunikation, wurden für unterschiedliche Topologien unter realen Bedingungen untersucht. Dabei sind im Systemtest mit über 50 Modulen im Labor die Kommunikationseigenschaften bei Zykluszeiten bis zu 1ms betrachtet worden.

Für die Integration in die Anlage LAST wurde auch die Kommunikation der Uni-PNIO PROFINET-Module, mit dem auf ARM-9 Controller basierenden Kleinsteuerungen implementiert. Parallel dazu entwickelte aia, auf Basis des Open Source Echtzeitbetriebssystems ECOS, auch die entsprechende Firmware zum Betrieb der Module. Der PC PROFINET-Controller „CP1616“ wurde nicht nur mit RTAI als Echtzeitlinux betreiben, sondern es konnte auch der erfolgreiche Einsatz des Preempt-Patch gezeigt werden. Damit ist es mögliche, dass der Preempt-Patch für den Einsatz von echtzeitfähiger Steuerung mit PROFINET eingesetzt werden kann.

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