Multi-Protokoll-Lösung
Unigate ICs von Deutschmann Automation
Dem Industrial-Ethernet mag die Zukunft gehören, aber auch die klassischen Feldbusse, allen voran CAN und Profibus, werden noch viele Jahre eine wichtige Rolle spielen. Und neben der Vielfalt klassischer Feldbusse und Ethernet-Standards für die industrielle Automatisierung sind auch in der Gebäudeautomation eine Reihe unterschiedlicher Protokolle anzutreffen. Die große Anzahl verschiedener Systeme macht es Herstellern von Automatisierungsgeräten bei der Integration von Busschnittstellen nicht leicht. Sie müssen entscheiden, welche Busse berücksichtigt werden sollen und ob sich eher Eigenentwicklung oder der Zukauf von fertigen Interfaces lohnt.
Hier bietet Deutschmann Automation mit den einbaufertigen Busknoten der Unigate IC-Serie eine passende Multi-Protokoll-Lösung, die es Gerätehersteller gestattet, sich kurzfristig für einen Bus zu entscheiden. Die einbaufertigen Interfaces übernehmen komplett die busseitige Kommunikation und entlasten damit den Mikroprozessor der Applikation erheblich. Da die Hardware- und Softwareschnittstellen der Unigate ICs standardisiert und funktional gleich sind, ist die Austauschbarkeit zwischen verschiedenen Unigate IC-Modellen ohne Änderungen der Geräteelektronik garantiert. Der standardisierte Aufbau der Interfaces erfordert vom Hersteller lediglich die Integration der Adapterplatine, die mit dem Stecksockel zur Aufnahme des Unigate ICs ausgestattet ist, oder die direkte Implementierung des Sockels auf der Geräteplatine. Aufwendige Anpassungen der Gerätefirmware bleiben den Entwicklern erspart, da im Unigate IC ein Skript das Protokoll des Endgerätes umsetzt.
Für Feldbusse und Ethernet-Protokolle erhältlich
Deutschmann bietet die Busknoten der Unigate IC-Serie für alle führenden Industrial-Ethernet- und Feldbus-Systeme an und passt die Baugruppen ständig den sich weiterentwickelnden Standards anpasst. Die Kommunikationsmodule eignen sich bevorzugt für den Einsatz mit Endgeräten aus der Automatisierungstechnik wie Steuerungen, Aktoren und Sensoren. Sie können aber auch Steuerungskomponenten an den Feldbus oder das jeweilige Ethernetsystem anbinden, die nicht unmittelbar der Automatisierungstechnik entstammen, wie beispielsweise Analysenmessgeräte für die Prozesstechnik. Unigate IC-Versionen sind sowohl für Ethernet TCP/IP und die ethernetbasierenden Protokolle Modbus TCP, Profinet, Powerlink, Ethercat, Ethernet/IP als auch für Profibus DP, MPI, Interbus, Devicenet, CAN-open, LonWorks und BACnet/IP erhältlich. Für RS-basierende Protokolle wie z.B. Modbus RTU und Modbus ASCII gibt es die Unigate IC-Varianten mit RS232 oder RS485-Schnittstelle.
Aufbau und Anschlussbelegung
Die Busknoten im 32-DIL-Gehäuse vereinen auf einer Fläche von nur 45x25mm Microcontroller, Flash, RAM, Bus-Controller und analoge Bauteile wie zum Beispiel Optokoppler. Die Anbindung des Unigate ICs an den Host-Prozessor erfolgt dabei über eine UART-Schnittstelle. Im Stand-Alone-Betrieb, bei denen der Unigate IC prozessorlose Endgeräte mit dem Feldbus oder Ethernet verbindet, erfolgt der Anschluss über das synchrone serielle Interface. Es können jeweils bis zu 65.535 Signale für den Input und Output verarbeitet werden.
Skript zur Umsetzung des Endgeräteprotokolls
Durch die Verwendung eines Skripts, das die Kommunikation zwischen Geräteprozessor und Unigate IC abwickelt, werden die Anpassungsfähigkeiten der Applikation beträchtlich erweitert. Mit dem übersichtlichen, an C++ angelehnten Skript, zu dessen einfacher Programmierung Deutschmann das kostenlose Windows-Tool ‚Protocol Developer‘ anbietet, lassen sich komplexe Protokolle nachbilden, Daten zwischenspeichern und praktisch beliebig weiterverarbeiten. Bei Bedarf können kundenspezifische Befehle integriert werden; entsprechende Skripte können Aktionen mit zeitlichen und ereignisbasierten Auslösern verknüpfen sowie alle Daten und Zustände im Bus darstellen. Die Verwendung der von Deutschmann entwickelten Skriptsprache macht es dem Anwender leicht: Er muss nur die Busdaten weiterverarbeiten, wozu er kein spezielles Wissen über die Besonderheiten der Feldbusse oder Industrial-Ethernet Systeme benötigt. Da der kompilierte Code nur eine geringe Datenmenge umfasst und der Skriptspeicher der Unigate ICs sehr groß ist, sind auch sehr umfangreiche Skripte möglich. Für das schnelle Debugging auch großer Skripte hält der Protocol Developer zahlreiche Funktionen vor, wie z.B. Breakpoint, Single-Step, Anzeige der Variablen und deren Werte oder Fehleranzeigen. Die kontextsensitive Hilfefunktion stellt eine umfangreiche Beschreibung sämtlicher Skriptbefehle zur Verfügung. Zusätzlich enthält der Protocol Developer für jeden Skriptbefehl ein kommentiertes Beispielskript; daneben hat der Anwender die Auswahl unter einer Reihe von Vorlagen für verschiedene Aufgabenstellungen und Busvarianten, die er eigenen Bedürfnissen anpassen kann. Dank der standardisierten Hardware-Schnittstellen lässt sich das einmal erstellte Skript praktisch ohne Änderungen auch für die anderen Feldbus- und Ethernet-basierenden Varianten der Unigate IC-Serie verwenden.
Unigate IC-Developer-Board
Zur Unterstützung von Entwicklern bietet Deutschmann Automation ein Developer-Board an, mit dem sich die Unigate IC-Varianten schnell und direkt an die eigene Applikation anpassen und erstellte Skripte testen lassen. Das Developer-Board nimmt die Unigate ICs über einen Nullkraft-Sockel auf und stellt alle Busanschlüsse gemäß Norm und Marktstandard zur Verfügung. Optional sind Add-On-Pakete für die Simulation von Busmastern bei Deutschmann erhältlich. Die Anbindung der Plattform an die Applikation kann über USB-, RS232-, RS485- und RS422-Schnittstellen erfolgen. Als Debug-Schnittstelle für den PC können entweder eine RS232-Schnittstelle oder ein USB-Anschluss genutzt werden, der das Board gleichzeitig mit Spannung versorgt. Für die Ansteuerung der Applikation bietet das Developer Board ein 32Bit Input/ 16Bit Output-Interface. Verschiedene Abgriffe erlauben die einfache Ankopplung des Endgeräte-Mikroprozessors. Zudem können kundenspezifische Hardwareerweiterungen wie z.B. D/A-Wandler über das Lochrasterfeld mit den wichtigsten Signalen angeschlossen werden.
Das Evaluations-Kit
Zum reinen Kennenlernen und Testen der Skriptsprache ist bei Deutschmann ein busunabhängiges Evaluations-Kit erhältlich, das dem Nutzer anhand einer Beispielanwendung die Funktionsweisen verdeutlicht. Funktional handelt es sich bei dem Kit um einen eingeschränkten Unigate IC RS, der per USB-Kabel mit einem PC verbunden wird. Auf der Platine simuliert ein Feld mit sieben LEDs einen elektronischen Würfel. Die zugehörige Software stellt zwei virtuelle Com-Ports auf dem PC zur Verfügung, die den Zugriff auf die zwei seriellen Schnittstellen des Kits ermöglichen.
Fazit
Hersteller reduzieren durch die Verwendung von Unigate ICs ihren Entwicklungsaufwand um bis zu 80% und profitieren von einer kurzen Markteinführungszeit ihrer Produkte. Geräteentwickler müssen lediglich das Pinout der untereinander pin- und funktionskompatiblen Module durch ein Redesign ins Produkt bringen. Im Gegensatz zu geschlossenen Lösungen ermöglicht die offene Bauform der Module eine höhere Flexibilität für das Geräte-Design und lässt sich optimal den Gegebenheiten der Geräteelektronik anpassen. Da sich die Schnittstellen einfach austauschen lassen und über einheitliche Abmessungen verfügen, können die Geräte oder Systeme einfach an unterschiedliche Kommunikationsumgebungen angepasst werden: Die Durchgängigkeit der Schnittstellen-ICs in Hard- und Software gestattet es, mit der einmaligen Änderung an der Elektronik nicht nur einen Bus zu implementieren, sondern es steht die gesamte angebotene Feldbus- und Industrial-Ethernet-Auswahl zur Verfügung. Auch das einmal erstellte Script kann bei Verwendung anderer Feldbus- und Ethernet-basierenden Unigate IC-Varianten mit nur geringfügigen Änderungen übernommen werden.
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