PC-Karte Multiprotokoll-Fähigkeit: PC-Anbindung für Industrial-Ethernet-Netzwerke

Autor / Redakteur: Ines Näther / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Eine Hardware für viele verschiedene Protokolle und Applikationen, eine Lagerhaltung, eine Logistik, eine Treiberschnittstelle – das verspricht HMS Industrial Networks bei seiner PC-Interfacekarte für PCIe- und PCIe-Mini. Zudem leistungsfähig und preiswert vereint sie die bewährte Anybus-Technologie mit langjährigem Ixxat Know-how.

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Die PC-Karte Ixxat Inpact für PCIe- und PCIe-Mini bietet Multi-Protokoll-Unterstützung für zahlreiche Industrial-Ethernet-Standards sowie eine einheitliche protokoll- und kartenübergreifende Programmierschnittstelle.
Die PC-Karte Ixxat Inpact für PCIe- und PCIe-Mini bietet Multi-Protokoll-Unterstützung für zahlreiche Industrial-Ethernet-Standards sowie eine einheitliche protokoll- und kartenübergreifende Programmierschnittstelle.
(Bild: HMS)

Die große Anzahl an unterschiedlichen Industrial-Ethernet-Standards ist nach wie vor eine Herausforderung für Anlagenbetreiber. Zwar ist bei neuen Automatisierungssystemen Industrial Ethernet als bevorzugte Technologie für die industrielle Kommunikation gesetzt, aber Industrial Ethernet ist nicht gleich Industrial Ethernet. Denn: „Auch wenn die für den Anwender nutzbaren Funktionen der einzelnen Industrial-Ethernet-Systeme sehr ähnlich sind, haben die Protokolle im Detail wenig gemeinsam“, weiß Michael Volz, Geschäftsführer bei HMS. Weil es nach seiner Einschätzung den einen Standard auch in Zukunft nicht geben wird, werden Multi-Netzwerkschnittstellen immer wichtiger. Auch im PC-Interfacekartenbereich.

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WIN-WIN-WIN-Situation

Die neue PC-Interfacekarte Ixxat Inpact von HMS führt der Geschäftsführer als ein gutes Beispiel für die Synergie-Effekte an, die sich durch die Integration von Ixxat-Lösungen in das HMS-Portfolio realisieren lassen. Bei der Entwicklung der multi-netzwerkfähigen PC-Interfacekarte brachte HMS seine langjährige Erfahrung aus dem Bereich der Anybus embedded Multi-Netzwerkschnittstellen ein; ergänzt durch die langjährige Erfahrung der Ravensburger Kollegen. Michael Volz: „Lachender Dritter ist der Anwender, der mit der Ixxat Inpact eine PC-Interfacekarte erhält, die mehrere Industrial-Ethernet-Protolle unterstützt.“

Die PC-Interfacekarte wird eingesetzt, um PC-basierte Slave-Anwendungen mit den Industrial-Ethernet-Netzwerken Profinet, Ethercat, Ethernet/IP, Powerlink und Modbus-TCP zu verbinden. Der Anwender kann dabei zwischen einer Common-Ethernet-Ausführung und dedizierten Ausführungen für die einzelnen Netzwerke wählen.

Die Kommunikationssoftware für das gewünschte Protokoll wird bei der Common-Ethernet-Ausführung je nach Bedarf auf die Karte geladen. Dieser flexible Ansatz ermöglicht den einfachen Wechsel zwischen allen verfügbaren Protokollen.

Bei den dedizierten Ausführungen erhält der Anwender eine Ixxat Inpact mit fest vorinstallierter Protokoll-Firmware, zum Beispiel für Profinet. Alle Ausführungen der PC-Interfacekarte beruhen auf derselben Anybus- und Ixxat-Technologie.

Typische Anwendungen in anspruchsvollen Umgebungen

Mit ihren niedrigen Latenzzeiten und dem deterministischen Echtzeitverhalten ist die Ixxat Inpact für anspruchsvolle Industrieanwendungen geeignet. Sie ist mit Standard- oder Low-Profile-Slotblech für kompakte Industrie-Systeme verfügbar und ermöglicht dem Anwender die bestmögliche Integration in seine Anwendung. Typische Szenarien sind zum Beispiel Prozessdaten-Visualisierung in Leitständen oder Maschinen, HMIs oder mobile Lösungen basierend auf Mini PCIe, Datenerfassung in Prüfständen oder Testsystemen sowie Mess- und Analyse-Anwendungen.

Das Hardwarekonzept: Anybus-NP40 + PCIe

Die PC-Interfacekarte basiert auf der bewährten Anybus-Compact-Com-Technologie. Es kommt der leistungsfähige Anybus-NP40-Prozessor in Kombination mit einer flexiblen FPGA-basierten PCIe-Busanbindung zum Einsatz. Der Anybus NP40 enthält alle Funktionen, um die Kommunikation zwischen dem Industrial-Ethernet-Netzwerk und der PC-seitigen Kundenapplikation abzuwickeln.

„Mit dem NP40-Prozessor haben wir einen Multinetzwerk-Prozessor entwickelt, der speziell auf die Anforderungen der neuen Industrial-Ethernet-Protokolle zugeschnitten ist: Performance, Geschwindigkeit, Taktsynchronität, hohe Echtzeitklassifikation und Netload-Klassen, die Performance unter schwierigen Netzwerkbedingungen zusichern, sind hier die typischen Schlagworte“, verdeulicht Michael Volz.

„Weitere Vorteile für den Anwender ist der niedrige Energieverbrauch und das flache Design, das ohne Kühlkörper auskommt“, führt Volz weiter aus. Für die Anbindung an das Industrial Ethernet ist die PC-Interfacekarte mit zwei RJ45-Ethernet-Schnittstellen (10/100 Mbit) bestückt, die je nach Protokoll auch die geforderten spezifischen Switch-Funktionen unterstützen – wie IRT bei Profinet oder DLR bei Ethernet/IP.

Der Wechsel des kartenseitig unterstützten Industrial-Ethernet-Protokolls erfolgt via Flash-Update. Aktualisierungen und Protokollwechsel können auf dem FPGA-basierten Konzept ohne Kartenwechsel schnell und kostengünstig durchgeführt werden. Damit erhält der Anwender eine zukunftssichere und anpassbare Schnittstelle für seine Applikation.

Anbindung der Kundenapplikation

Im Lieferumfang der Ixxat Inpact befindet sich ein umfangreiches Treiberpaket für Windows, das die einfache und schnelle Entwicklung von kundenspezifischen Anwendungen erlaubt – unabhängig von der verwendeten Karte und dem eingesetzten Industrial-Ethernet-Protokoll. Basierend auf der einheitlichen Programmierschnittstelle kann der Wechsel zwischen den Protokollen und den Kartentypen ohne Änderung der Kundensoftware erfolgen, was nicht zuletzt zu einer erhöhten Flexibilität und einer maßgeblichen Verringerung der Entwicklungskosten führt.

Neben den Windows-Treiberpaketen befinden sich Treiber für Linux bereits in Planung. Echtzeit-Betriebssysteme wie RTX, Intime, VxWorks und QNX werden auf Anfrage unterstützt. Eine Kartenvariante für den PCI-Bus sowie für mini PCIe sind in Vorbereitung.

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