Von Profibus auf Profinet umsteigen

In null Komma nichts auf Profinet IRT migrieren

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Alternativen für die Implementierung

Bei der Implementierung von RT- oder IRT-Profinet-Fähigkeit in ein Produkt gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die Fertigungsmenge bestimmt, welche am attraktivsten ist.

  • Bei der Nutzung von Modulen muss der Anwender keine eigene Profinet-Hardware entwickeln. Es muss lediglich eine generische Schnittstelle, Platz und Geld bereitgestellt werden. Wegen der erforderlichen Verbindungen sind Module in der Regel weniger kompakt als eine Lösung, die man bereits in sein System integriert hat. Natürlich gibt es eine Lösung mit nur minimalem Hardware-Designrisiko von Modulherstellern nicht umsonst. Bei Stückzahlen im Bereich von n x 10 Systemen könnte dies ein faires Angebot sein.
  • Eine FPGA-gestützte Implementierung eröffnet dem Anwender viele Optionen in Bezug auf die Integrationsszenarien. Falls gewünscht, kann ein FPGA ausschließlich die Profinet-Funktionen enthalten, es kann aber auch eine Applikations-CPU umfassen, sofern es akzeptabel ist, eine der CPUs zu nutzen, die sich in einem FPGA synthetisieren lassen. Je mehr in das FPGA gepackt wird, umso höher ist das Design-Risiko. Auch ist zu bedenken, dass man für eine gute Lösung mehr tun muss, als nur einfach ein paar Buttons im FPGA-Designwerkzeug zu drücken. Außerdem haben alle FPGA-gestützten Lösungen eines gemeinsam: Man benötigt externe PHYs zum Anschluss an das Profinet-Netzwerk.
  • Viele Standard-Mikrocontroller kommen mit einer oder womöglich zwei auf dem Chip integrierten Ethernet-Schnittstellen, was sie zu Kandidaten für eine Low-Cost Profinet-Implementierung machen könnte. Vom Preis her sind Standard-Mikrocontroller schwer zu schlagen, gehen aber auch mit bedeutenden Funktionseinschränkungen einher. Bausteine mit einer einzigen Ethernet-Schnittstelle lassen sich nicht in der typischen Linien-Struktur einsetzen. Zudem sind sie auf den Einsatz in Steuerschränken mit einer einzigen Port-Verbindung zu einem Switch beschränkt. Selbst Standard-Mikrocontroller mit zwei Ethernet-Ports sind nicht ideal, da ihnen meist eine für eine solide Profinet-Implementierung nötige Switch-Funktion fehlt.
  • Ein ASSP (Application Specific Standard Product) gilt häufig als attraktiver Kompromiss. Einerseits ist es für Profinet konzipiert, und nicht nur einfach etwas, was man „auch“ für Profinet nutzen kann. Andererseits ist es ein Standard-Produkt und als solches bedienerfreundlich und einfach zu verarbeiten sowie mit Standard-Unterstützung vom Halbleiterhersteller erhältlich. ASSPs können problemlos Stückzahlen im Bereich von n x 10 bis zu n x 10000 Systemen unterstützen.
  • Der Vollständigkeit halber soll auch das zu 100 Prozent an Benutzeranforderungen anpassbare eigene ASIC erwähnt werden. Allerdings ist diese Lösung aufgrund der enorm hohen Investitionen und des tiefgreifenden System-Know-hows für dieses Konzept nur für sehr wenige große Profinet-Anbieter eine praktikable Lösung.

Bei diesem an der Hardware orientierten Vergleich der unterschiedlichen Implementierungs-Alternativen sollte man allerdings nicht vergessen, dass alle Alternativen eine Profinet-Stack-Software benötigen. Eine solche Software möchte der Anwender wohl kaum selbst entwickeln, außer er verfügt über unbegrenzte personelle Ressourcen und beliebigen Spielraum, was die Markteinführungszeit betrifft. Der Aufwand für Entwicklung und Test einer solchen Stack-Software kann Mannjahre betragen. Logischerweise gibt es daher auf dem Markt einige Profinet-Stack-Software-Implementierungen, die im Zusammenhang mit der darunterliegenden Hardwareplattform betrachtet werden können bzw. müssen. Manche Anpassungen sind möglich und/oder erforderlich, manche auch nicht. Jedenfalls kosten solche Anpassungen Zeit und Geld.

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