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Implementierungsstrategien für POWERLINK

Unter einer Vielzahl von Ethernet-basierten Kommunikationssystemen, die sich aufgrund ihrer Echtzeitfähigkeit für die Automatisierung eignen, setzen heute Lösungen wie PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, POWERLINK oder Sercos III die Standards. Obwohl alle der genannten Systeme Ethernet zur Grundlage haben, unterscheiden sie sich hinsichtlich ihrer spezifischen Merkmale und Einsatzbereiche erheblich. Bei der Auswahl eines geeigneten Protokolls spielen deshalb nicht nur Kriterien wie die Performance, Verfügbarkeit und Hardwarekosten eine entscheidende Rolle, sondern auch die Möglichkeiten für eine optimale Implementierung

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Der Markt verlangt zunehmend nach Geräten mit Ethernet-basierten Kommunikationsschnittstellen. Da es wie bei den klassischen Feldbussen auch bei Real-Time Industrial Ethernet nicht nur ein Protokoll gibt, das von Geräteherstellern unterstützt werden muss, Ethernet jedoch nicht gleich Ethernet ist, sind Lösungen zur Integration der verschiedenen Industrial Ethernet Protokolle gefragt, welche die Anzahl der verschiedenen Ethernet-Anschaltungen minimieren und damit den Hardwareaufwand als auch den Softwareaufwand minimieren.

Obwohl es mit den Bemühungen der IAONA bereits kurz nach dem ersten Aufkommen von industriellen, Ethernet-basierenden Kommunikationssystemen den Versuch gab, eine möglichst einheitliche Lösung für die industrielle Kommunikation auf Basis von Ethernet zu finden, gibt es in der Zwischenzeit eine Vielzahl von Lösungsansätzen. In der IEC 61158 sind derzeit 11 Lösungen standardisiert, die aber lediglich auf der physikalischen Ebene zueinander kompatibel sind und auf teilweise völlig unterschiedlichen Lösungsansätzen beruhen. Wie im Anschluss an den in den achtziger Jahren tobenden sog. “Feldbuskrieg”, werden sich letztlich wieder einige Lösungen als wirklich marktfähig erweisen. Neben den Lösungen Profinet und Ethernet/IP der Marktführer für Automatisierungstechnik Siemens/PNO und Rockwell/ODVA ist abzusehen, dass sich im europäischen Raum noch die Lösungen EtherCAT (Beckhoff/ETG), POWERLINK (B & R/EPSG) sowie Sercos III (Bosch-Rexroth/ITG) durchsetzen werden.

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Der Markt verlangt zunehmend nach Geräten mit Ethernet-basierten Kommunikationsschnittstellen. Da es wie bei den klassischen Feldbussen auch bei Real-Time Industrial Ethernet nicht nur ein Protokoll gibt, das von Geräteherstellern unterstützt werden muss, Ethernet jedoch nicht gleich Ethernet ist, sind Lösungen zur Integration der verschiedenen Industrial Ethernet Protokolle gefragt, welche die Anzahl der verschiedenen Ethernet-Anschaltungen minimieren und damit den Hardwareaufwand als auch den Softwareaufwand minimieren.

Vielfältige Systemlösungen
Obwohl es mit den Bemühungen der IAONA bereits kurz nach dem ersten Aufkommen von industriellen, Ethernet-basierenden Kommunikationssystemen den Versuch gab, eine möglichst einheitliche Lösung für die industrielle Kommunikation auf Basis von Ethernet zu finden, gibt es in der Zwischenzeit eine Vielzahl von Lösungsansätzen. In der IEC 61158 sind derzeit 11 Lösungen standardisiert, die aber lediglich auf der physikalischen Ebene zueinander kompatibel sind und auf teilweise völlig unterschiedlichen Lösungsansätzen beruhen. Wie im Anschluss an den in den achtziger Jahren tobenden sog. “Feldbuskrieg”, werden sich letztlich wieder einige Lösungen als wirklich marktfähig erweisen. Neben den Lösungen Profinet und Ethernet/IP der Marktführer für Automatisierungstechnik Siemens/PNO und Rockwell/ODVA ist abzusehen, dass sich im europäischen Raum noch die Lösungen EtherCAT (Beckhoff/ETG), Powerlink (B & R/EPSG) sowie Sercos III (Bosch-Rexroth/ITG) durchsetzen werden.

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Prinzip und Aufbau der Restbus Simulation

Bei der Entwicklung von Steuergeräten (ECUs), welche über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden werden, spielt die RBS eine wichtige Rolle. Mittels einer RBS wird die notwendige bis vollständige Kommunikation von (noch) nicht vorhandenen ECUs kostengünstig simuliert.

Die Möglichkeiten der RBS werden auch bei der Teil- und Gesamtsystemintegration eines Kfz-Netzwerks genutzt. Hierbei wird die Kommunikation des noch nicht verfügbaren Netzwerks an der Schnittstelle zum bereits vorhandenen Netzwerk über eine oder mehrere RBSen nachgebildet.

Abhängig vom Entwicklungsstadium ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der RBS. Während in einer frühen Entwicklungsphase oft nur das prinzipielle Zusammenwirken einer ECU mit dem Rest des Netzwerks von Interesse ist, wird in den späteren Entwicklungsschritten immer mehr die komplette Funktionsfähigkeit des Netzwerkes gefordert. Modellrechnungen in begrenztem Umfang (z.B. PID-Regler, Kennlinie, Fehlerinjektion) kann eine RBS selbst durchführen. Für rechenintensive Simulationen (z.B. Umgebungsmodell) ist die Kopplung mit z.B. einem Hardware-in-the-Loop-System (HiL-System) erforderlich.

Die von der BMW Group und IXXAT entwickelte RBS ist echtzeitfähig, sie basiert auf einem Standard-PC und einem Embedded-System mit FlexRay-Interface von IXXAT (FlexRay CCM). Auf dem Standard-PC laufen die zeitunkritischen Prozesse (Konfiguration, Überwachung, Bedienung/Steuerung usw.), auf dem FlexRay CCM hingegen die zeitkritischen Prozesse (Frame-Befüllung, Alive-Signale, CRCs, Tests usw.).

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Die Messtechnik und Steuerungstechnik in Fahrzeugprüfständen wird heute über CAN-Schnittstellen mit den Steuergeräten verbunden. Mit dem zunehmenden Einsatz von FlexRay müssen jedoch auch FlexRay-basierende Steuergeräte in Fahrzeugprüfstände integriert werden.

Die BMW Group hat hierzu ein universelles Konzept entwickelt und erfolgreich in die Praxis umgesetzt.

Nun kann die in zahlreichen Prüfständen investierte Messtechnik und Steuerungstechnik auch nach der Einführung von FlexRay weiter genutzt werden.

Weitere Informationen zur Integration von FlexRay-basierenden Steuergeräten finden Sie hier