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Datenaustausch in der Automatisierungstechnik Teil 2

Date post:05-Feb-2016
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Datenaustausch in der Automatisierungstechnik Teil 2. Marco Munstermann. CAD. DWH. DB. PPS. Sensoren / Aktoren. Sensoren / Aktoren. Datenaustausch der Zukunft. Büro-Netzwerk (Ethernet). Unternehmens-Netzwerk (Ethernet & Industrial Ethernet). Fabrik-Netzwerk ( Industrial Ethernet). - PowerPoint PPT Presentation
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  • Datenaustausch in der Automatisierungstechnik

    Teil 2Marco Munstermann

    HAW HamburgFolie *

    Datenaustausch der ZukunftUnternehmens-Netzwerk (Ethernet & Industrial Ethernet)Fabrik-Netzwerk (Industrial Ethernet)Sensor- Aktor- Bus (ASI, Profibus DP, Profibus PA, )Feldbus-Netzwerk (Realtime Ethernet)Bro-Netzwerk (Ethernet)PNK 1PNK nQSABKPFK

    HAW HamburgFolie *

    Industrial EthernetPNK 1PNK nQSABKPFKCADPPS DBDWHThema seit Ende der 90erSammelbegriff proprietrer Kommunikationssystemedie Ethernet verwendenauf Basis industrie-tauglicher Hardware

    kein wohldefinierter Standard mit proprietren Applikationsprotokollen

    HAW HamburgFolie *

    Realtime EthernetUnternehmens-Netzwerk (Ethernet & Industrial Ethernet)Sensor- Aktor- Bus (ASI, Profibus DP, Profibus PA, )Feldbus-Netzwerk (Realtime Ethernet)PNK 1PNK nQSABKPFK

    HAW HamburgFolie *

    Ethernet-TCP/IPpotenzielle Eignung auf Feldbus-Ebenehohe bertragungsratekorrekte Datenbertragung

    nicht eigensicherJitter > 1mskommunikationsstrende Knoten werden nicht erkanntCSMA / CD: Kollisionen werden erkannt, nicht vermiedenkeine garantierten Antwortzeiten, somit nicht echtzeitfhig

    HAW HamburgFolie *

    Realtime Ethernet 1. LsungsansatzVernderung des Medienzugriffs (MAC-Layer)Token passing (logischer Ring erforderlich)z.B. EtherCATTime Division Multiple Accessz.B. Profinet v.3, Sercos-IIIspezielle Hardware in allen Netzknoten erforderlich!

    HAW HamburgFolie *

    Realtime Ethernet 2. LsungsansatzVernderung der Logischen Verknpfungsschicht (LLC-Layer)Polling (zentral/dezentral)z.B. Ethernet-Powerlink (EPL) mit zentralem PollingStart Of CycleCyclic Poll (slave 1)Cyclic Send (slave 1)Cyclic Poll (slave 2)Cyclic Send (slave 2)Cyclic Poll (slave 3)Cyclic Send (slave 3)Acyclic Poll (slave 3)Acyclic Send (slave 3)

    SOCCP1CP2CP3AP3CS1CS2CS3AS3

    HAW HamburgFolie *

    Realtime Ethernet 2. LsungsansatzVernderung der Logischen Verknpfungsschicht (LLC-Layer)Polling (zentral/dezentral)z.B. Ethernet-Powerlink (EPL) mit zentralem Polling

    verwendet Standard-Hardware in den Netzknotenbesonderer Kommunikationsstack in allen Knoten notwendig

    HAW HamburgFolie *

    Realtime Ethernet 3. LsungsansatzKollisionsvermeidung durch konsequenten Einsatz von Switchesfull duplexStore-and-Forward (Queues)Priorisierung der Nachrichten (QoS)Router (Firewall) entlasten das Echtzeit-Segment

    Einsatz bei Ethernet/IP (Industrial Protocol)

    HAW HamburgFolie *

    Realtime Ethernet 3. Lsungsansatzverwendet Standard-Hardware in allen Netzkomponentenverwendet ausschlielich Standard TCP/IP- und UDP/IP- Protokoll-StacksReaktionszeit (>> 1ms) zu hoch fr Motion Control

    HAW HamburgFolie *

    Realtime Ethernet 3. Lsungsansatzalle Kommunikationsteilnehmer mit Uhr versehenalle Uhren synchronisierenalle Steuerbefehle erhalten AusfhrungszeitEntkopplung der Performance des Gesamtsystems von der des Netzwerks

    HAW HamburgFolie *

    Klassifizierung der Realtime-Verfahren

    Software (OSI-Schicht 3 und 4)StandardkonformEthernet/IPProprietrProfinet v.3Sercos-IIIEtherCATEPLProprietrStandardkonformHardware

    HAW HamburgFolie *

    ApplikationsschnittstellenUnternehmens-Netzwerk (Ethernet & Industrial Ethernet)Sensor- Aktor- Bus (ASI, Profibus DP, Profibus PA, )Feldbus-Netzwerk (Realtime Ethernet)PNK 1PNK nQSABKPFK

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    Einheitliche ApplikationsschnittstellenInteroperabilittgeringere Engineeringkosten,Vorteile:

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    OPC OLE for Process Controlstandardisierte Applikationsschnittstelle in der Automatisierungstechnikdefiniert Kommunikationsobjektebasiert auf Microsofts Distributed Component Model (DCOM, ehemals OLE)verwendet das Client-Server-Modellermglicht vertikale Integration von der Feldebene bis in die Unternehmensleitebenez.B. aktuellen Temperaturwert automatisch in Excel-Sheet bernehmen

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    OPC Spezifikationen

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    OPC Data Access (OPC DA)Schnittstelle zur Prozessdatenkommunikationermglicht 1..n Clients den transparenten Zugriff auf ProzessdatenProzessdaten werden abonniert und kontinuierlich gesendet Clients legen Objekte an (Sicht auf die Daten)Objektaufbau: Wert, Zeitstempel, Statusinformationoptionale Attribute (z.B. Gertename, Standard-abweichung, )die am hufigsten implementierte Spezifikation

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    OPC Data Access (OPC DA)OPC ServerOPC Client

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    OPC Alarms and Events (OPC AE)Schnittstelle zum bertragen und Quittieren von Ereignissen und AlarmenEreignisse und Alarme werden abonniert und diskontinuierlich gesendetClients legen Ereignis- / Alarmobjekte anObjektaufbau: Ursprung, Zeitstempel, Meldung, Prioritt, optionale Attribute erlaubtServer berwacht Prozessdaten und generiert ggf. Ereignis- / Alarmmeldungen

    HAW HamburgFolie *

    OPC Alarms and Events (OPC AE)OPC ServerOPC Client

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    OPC Historical Data (OPC HDA)Schnittstelle zum bertragen von historischen Prozessdateneinmalige Datenbertragung auf AnforderungAggregate (z.B. Mittelwert, Minimum, Maximum, ) knnen erstellt werdenhistorische Daten knnen nicht nur gelesen, sondern auch eingefgt, ersetzt und gelscht werden !

    HAW HamburgFolie *

    OPC Historical Data (OPC HDA)OPC ServerOPC Client

    HAW HamburgFolie *

    OPC Data eXchange (OPC DX)DX Server importiert externe Prozessdaten von DA Serverum diese im eigenen Namensraum anzubietenvereinfacht: DX Server = DA Client & DA ServerDX ServerDA Client

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    OPC XML DAentspricht in seiner Funktionalitt OPC DAverwendet XML und SOAP statt DCOMPlattform unabhngigEinsatzbereich auf das Internet erweitertdeutlich langsamer als OPC DCOM DAineffizienter Datenversandzustzliche Prozessorleistung

    HAW HamburgFolie *

    OPC OLE for Process ControlSenkung der EngineeringkostenOPC DA befreite Kunden von der GerteherstellerabhngigkeitOPC XML DA befreit die Anwender von der Microsoft-AbhngigkeitOPC basiert auf TCP/IP, d.h. eine Anpassung an Realtime Ethernet ist erforderlich, um garantierte Antwortzeiten einzuhalten.

    HAW HamburgFolie *

    Ist ein Ende vertikaler Integration erreicht?Unternehmens-Netzwerk (Ethernet & Industrial Ethernet)Sensor- Aktor- Bus (ASI, Profibus DP, Profibus PA, )Feldbus-Netzwerk (Realtime Ethernet)PNK 1PNK nQSABKPFK

    HAW HamburgFolie *

    Fragestellungen fr ein MasterthemaLassen sich die Echtzeitanstze fr Ethernet auch auf WLAN bertragen, um die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Leitstand im FAUST- Projekt zu realisieren?Programmtechnische Umsetzung des gewhlten EchtzeitansatzesAnalyse der zu erzielende ErgebnisseIst der Einsatz von OPC DA (basierend auf Realtime Ethernet) fr die Kommunikation auf der Regelungs- / Steuerungsebene des Fahrzeugs geeignet?

    HAW HamburgFolie *

    Vielen Dank fr die Aufmerksamkeit

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