Echtzeit-Ethernet-Anschluss für NI-compactRIO-Systeme
Das compactRIO-System von National Instruments ist ein leistungsfähiges, modular aufgebautes embedded PAC-System zur Integration hochkomplexer Mess-, Regel- und Steuerungssysteme. Das System hat einen Dual-Core-Echtzeitkern, ein programmierbares FPGA sowie ein Multi-Slot-Chassis zur Aufnahme unterschiedlichster I/O-Module aus dem Mess- Regel- und Steuerungsbereich. Die Kunbus compactRIO-Module cRIO PN, cRIO ECAT und cRIO ETH MA für Realtime Ethernet Master und Slave erweitern den Einsatzbereich von compactRIO-Systemen signifikant. Der Anwender kann ab sofort eine Vielzahl von verfügbaren Feldgeräten nutzen oder ein compactRIO-System problemlos in ein beliebiges Automatisierungsnetzwerk integrieren.
Das compactRIO-System von National Instruments ist ein robustes und kompaktes embedded PAC-System und ermöglicht die Implementierung von komplexen Mess-, Regel,- und Analysesystemen. Die zu Verfügung stehenden compactRIO-Hardware-Kompenten ermöglichen eine hochpräzise digitale und analoge Datenerfassung im Hochgeschwindigkeitsbereich sowie deren rechenintensive Auswertung in Echtzeit. Ermöglicht wird dies durch die compactRIO-Kopfstation mit einem Realtime Dual-Core-Prozessor-System in Verbindung mit einem nachgeschalteten FPGA und einem Plug-In-Chassis zur Aufnahme unterschiedlichster Peripheriemodule zur Datenerfassung und zur Steuerung/Regelung. Die Programmierung des compactRIO-Systems erfolgt mit der grafischen Programmier-Software Labview von National Instruments. Mit Labview können sowohl Echtzeitapplikationen für die Kopfstation wie direkte FPGA-basierte Applikationen implementiert werden. Im Industrieumfeld kommt das compactRIO-System überall da zum Einsatz, wo komplexe und rechenintensive Mess- und Prüfverfahren in Echtzeit benötigt werden, die mit herkömmlicher SPS-Technik nicht zu realisieren sind. Dies erstreckt sich über die Implementierung von Testsystemen jeglicher Art wie Stand-Alone-Teststände oder in Anlagen integrierte End-of-Line-Testsysteme. Durch das kompakte Hutschienenformat lässt sich ein compactRIO-System problemlos in jedem Schaltschrank installieren. Durch den so vielfältigen Einsatz im industriellen Umfeld benötigt ein compactRIO-System oft einen Anschluss an die etablierten Echtzeit-Ethernet-Feldbussysteme wie Profinet IO oder Ethercat. Hier bietet ein standard compactRIO-System derzeit nur sehr eingeschränkte Möglichkeiten. Mit den cRIO Echtzeit-Ethernet-Modulen von Kunbus wird diese Lücke effizient geschlossen und der Anwendungsbereich für compactRIO-Systeme wird signifikant erweitert. Die Kunbus cRIO-Modulfamilie unterstützt Profinet RT Controller, Profinet IRT Device sowie Ethercat Master und Slave. Mit den Kunbus cRIO-Realtime-Ethernet-Mastermodulen für Profinet IO und Ethercat stehen den compactRIO-Anwendern jetzt eine Vielzahl unterschiedlichster Feldgeräte wie Remote-IO-Systeme oder intelligente Antriebe direkt zur Verfügung, z.B. für die komplette Steuerung eines Stand-Alone-Prüfstandes, wodurch der Einsatz einer zusätzlichen SPS überflüssig wird. Mit den Kunbus cRIO-Realtime-Ethernet-Slavemodulen für Profinet IO und Ethercat lässt sich ein compactRIO-System direkt in ein Anlagennetzwerk integrieren und kann so einerseits zentral gesteuert werden und andererseits jegliche Messergebnisse in Echtzeit der überlagerten SPS zur Verfügung stellen.
Robuste Hardware
Die Kunbus cRIO Realtime Ethernet-Module erfüllen erhöhte Anforderungen an die Umweltbedingungen. Der Temperaturbereich für cRIO-Module beträgt -40 bis +70°C bei einer max. zulässigen Verlustleitung von 1,5W. Hierdurch wird die gegenseitige Beeinflussung von Modulen aufgrund einer zu hohen Wärmeabstrahlung grundsätzlich verhindert, was besonders in Verbindung mit hochempfindlichen analogen Messmodulen ein absolutes Muss ist. Die Kunbus cRIO-Module integrieren eine vom Chassis potentialgetrennte externe Spannungsversorgung mit nominal 24VDC und einem Eingangsspannungsbereich von 18 bis 30V DC. Zusätzlich sind die Module spannungsfest im Bereich von -30 bis +30V DC, was die Ausfallrate z.B. bei falschem Anschluss an die Spannungsversorgung signifikant reduziert. Weiterhin sind die integrierten Ethernet-Schnittstellen durch den Einsatz spezieller Übertrager ebenfalls für eine hohe Spannungsfestigkeit ausgelegt, was die Betriebsicherheit in rauhen Umgebungen wesentlich verbessert. Folgende Kunbus cRIO Echzeit-Ethernet-Module stehen zur Verfügung beziehungsweise befinden sich in Entwicklung:
cRIO Ethercat-Slave-Modul
- • Max. zyklischen I/O-Daten bis jeweils 1.024Bytes
- • Minimale Zykluszeit: 100µS
- • Betrieb im Free Run oder Sync Mode
- • Definition der PDO-Konfiguration
- • Bearbeitung von benutzerspezifischen spezifischen SDOs
cRIO Profinet IO-Device-Modul
- • Übernahme der Slot- und Subslot-Konfiguration direkt vom PN IO Controller
- • Azyklische ReadRec- und WriteRec-Dienste
- • PN IO konforme Alarm- und Diagnosemeldungen
cRIO Profinet IO Controller-(Master)-Modul
- • Max. 127 PN IO Devices konfigurierbar
- • Download und Abspeicherung der PN IO Netzwerk-Konfiguration über die integrierte Ethernet-Schnittstelle
- • Conformance Class B (RT)
- • Min. Zykluszeit: 1mS
- • Bearbeitung von max. 8 PN IO Devices in 1mS
- • Max. Prozessbildgröße 16KB
- • Bearbeitung von Alarm- und Diagnosemeldungen der konfigurierten PN IO Devices
cRIO Ethercat Master Modul
- • Max. 64 Ethercat Devices konfigurierbar
- • Download und Abspeicherung der Ethercat-Netzwerk-Konfiguration über die integrierte Ethernet-Schnittstelle
- • Min. Zykluszeit: 100µS
- • Redundanter Betrieb über zwei integrierte Ethernetschnittstellen
Leistungsfähige Labview-Treiberschnittstelle
National Instruments compactRIO-Systeme werden grundsätzlich in Labview programmiert. Dies gilt für die Kopfstation mit dem Dual-Core-Echtzeit-Kern wie auch für das integrierte FPGA. Die zugehörige Treiberschnittstelle der Kunbus cRIO-Module fügt sich nahtlos in Labview ein und ermöglicht dem Anwender den Betrieb des Moduls direkt aus einer FPGA-Applikation wie auch aus RT-Applikation auf der Kopfstation. Der Kunbus FPGA-Treiber stellt alle notwendigen Basisfunktionen zum Betrieb der Module zur Verfügung bei optimiertem Ressourcenverbrauch, sodass dem Anwender soviel wie möglich FPGA-Ressourcen für seine eigene Applikation zur Verfügung stehen. Für die einzelnen Kunbus cRIO-Module stehen folgende Funktionen zur Verfügung:
cRIO Ethercat Slave Modul
- • Schreiben/Lesen von zyklischen I/O-Daten bis jeweils 1.024Bytes
- • Übergabe der PDO-Konfiguration
cRIO Profinet IO Device-Modul
- • Bearbeitung von azyklischen ReadRec- und WriteRec-Diensten
- • Generierung von Alarm- und Diagnosemeldungen
cRIO Profinet IO Controller (Master)-Modul
- • Download und Abspeicherung der PN IO Netzwerk-Konfiguration
- • Aktivierung der gespeicherten PN IO Konfiguration und Inbetriebnahme des Netzwerkes
- • Schreiben/Lesen des zyklischen Prozessbildes für alle konfigurierten PN IO Devices
- • Bearbeitung von Alarm- und Diagnosemeldungen aller konfigurierten PN IO Devices
- • Download und Abspeicherung der Ethercat-NetzwerkKonfiguration
- • Aktivierung der gespeicherten Ethercat-Konfiguration und Inbetriebnahme des Netzwerkes
- • Schreiben/Lesen des zyklischen Prozessbildes für alle konfigurierten Ethercat Slaves
- • Synchronisierung des zyklischen Prozessbildes mit dem Netzwerkzyklus
Umfangreicher Lieferumfang
Im Lieferumfang der Kunbus cRIO-Module befinden sich neben der Labview Treiber-Software, ausführliche Labview Code-Beispiele sowie die zur Inbetriebnahme der Module benötigte Konfigurations-Software:
Profinet IO Controller (Master) Konfigurator
Der Kunbus Profinet-IO-Konfigurator ist ein leistungsfähiges Windows-Tool zur kompletten Erstellung einer PN IO Master-Konfiguration auf Basis der PN IO Device spezifischen GSDML-Dateien. Weitere Funktionen sind der DCP-Scan des angeschlossenen PN IO Devices mit Adress- und Namensvergabe, der direkte Download der PN-IO-Konfiguration auf das angeschlossene Kunbus cRIO-Modul, sowie der hoch leistungsfähige On Line Mode zur sofortigen Inbetriebnahme und Diagnose des angeschlossenen PN-IO-Netzwerkes.
Ethercat Master Konfigurator
Der Kunbus Ethercat-Konfigurator interpretiert Ethercat Slave spezifische esi-Dateien, ermöglicht die PDO-Konfiguration für die einzelnen Ethercat Slaves sowie den Export der kompletten Ethercat-Konfiguration als .eni-Datei zur Konfiguration des Ethercat Masters. Weitere Funktionen sind der direkte Download der erzeugten Ethercat-Konfiguration auf das angeschlossene Kunbus cRIO-Modul sowie der Scan der angeschlossenen Ethercat Slaves.
Ethercat Slave PDO-Konfigurator
Intuitiv bedienbares Windows-Tool zur Erstellung der Ethercat PDO-Konfiguration für das Kunbus cRIO Ethercat Slave-Modul. Das Tool exportiert eine .esi-Datei zur Konfiguration des Ethercat Masters sowie eine Binär-Datei, welche direkt auf das Kunbus cRIO Ethercat Slave-Modul geladen werden kann.
