Schneller, höher, weiter

Multinetzwerkprozessoren gehört die Zukunft

Nach Einschätzung von HMS Industrial Networks haben Feldbusse heute einen Marktanteil von ca. 74% und jährliche Wachstumsraten um 9%. Aber Industrial Ethernet ist weiter auf dem Vormarsch und macht immerhin schon 26% des Marktes aus. Bei geschätztem jährlichem Wachstum von etwa 30% wird Industrial Ethernet zukünftig eine immer größere Rolle spielen.Damit steigen auch die Anforderungen an die Kommunikationslösungen im Bereich der Fabrikautomation.

Denn die letzten Jahre haben gezeigt, dass die jüngsten Entwicklungen bei Echtzeit-Ethernet-Protokollen immer noch mehr Leistung erfordern. Die neuen industriellen Ethernet-Netzwerke werden immer spezialisierter und die Anforderungen an einen Netzwerkprozessor, der die Anbindung an verschiedene Netzwerke und Echtzeitprotokolle handhaben muss, immer größer.

Kommunikationsanforderungen in der Fabrikautomation

Bereits heute stehen Hersteller von Automatisierungsgeräten vor der Herausforderung, ihre Geräte in verschiedenste industrielle Netzwerke einbinden zu müssen. Je nach Zielmarkt wird das Gerät mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle z.B. für Profibus, Profinet, Devicenet usw. ausgestattet. Gefragt sind aber zunehmend flexiblere Lösungen – und das gilt insbesondere für Industrial Ethernet. So sollen beispielsweise die Kommunikationsschnittstellen in den Geräten so flexibel sein, dass vor Auslieferung des Automatisierungsgeräts das entsprechende Netzwerkprotokoll einfach aufgespielt oder bei der Inbetriebnahme das benötigte Protokoll einfach ausgewählt werden kann. Genau hier kommen Multinetzwerkprozessoren wie z.B. der Anybus NP40 von HMS ins Spiel.

Anybus NP40 – Multinetzwerkprozessor für schnelle Echtzeit-Ethernet-Netzwerke

Der Anybus NP40 ist ein Single-Chip-Multinetzwerkprozessor, der einen performanten ARM-Prozessor und ein schnelles FPGA (Field-Programmable Gate Array) beinhaltet. Das FPGA-Array wird verwendet, um die verschiedenen physikalischen Ethernet-Schnittstellen einschließlich der integrierten Echtzeit-Switche für Netzwerke wie Profinet IRT, Powerlink, Ethercat und Sercos III zu implementieren. Der ARM-Prozessor (Cortex M3) wird genutzt, um die Protokoll- und Anwendungs-Stacks abzuspielen.

Anwender erhalten das Beste aus beiden Welten

Durch die Kombination aus schnellem Prozessor und FPGA-Bereich ermöglicht der Anybus NP40 einen schnellen Datentransfer und hardwaregestützte Echtzeitsynchronisation. Der Anybus NP40 bietet Geschwindigkeit und präzise Taktsynchronisation und darüber hinaus höchste Flexibilität, denn die Anpassung an andere Ethernet-Netzwerke erfolgt einfach durch Laden einer anderen Firmware – ohne Änderung der Hardware.

Hohe Performance für anspruchsvolle Anwendungen

Der Anybus NP40 ermöglicht geringe Durchlaufzeiten im Bereich weniger Mikrosekunden. Praktisch bedeutet das eine kaum messbare Verzögerung zwischen dem Netzwerk und der geräteinternen Applikationsschnittstelle (API). Dadurch eignet sich der Anybus NP40 besonders für hoch performante Anwendungen und zur Umsetzung von Antriebsprofilen mit Motion Control und Taktsynchronisation.

Eine Hardwareplattform, alle Netzwerke

Der Anybus NP40 unterstützt alle wichtigen Industrial-Ethernet-Netzwerke und Feldbusse. Durch Laden der entsprechenden Firmware unterstützt ein und dieselbe Hardware mehrere verschiedene Netzwerke. Wird ein neues Netzwerk benötigt, muss also kein neues Entwicklungsprojekt aufgesetzt werden. Der neue Multinetzwerkprozessor macht das Leben von Geräteherstellern einfacher, da vor Auslieferung eines Geräts an den Endkunden lediglich die entsprechende Firmware installiert werden muss, um die gewünschte Kommunikationsschnittstelle zu realisieren.

Mehr als nur ein Chip

Das Besondere an der HMS-Lösung ist, das wir nicht ’nur‘ einen Chip verkaufen, sondern uns als Anbieter einer Komplettlösung verstehen. Der Chip ist dabei zwar das Kernstück, aber trotzdem in einen weiter gefassten Lösungsansatz eingebettet. HMS bietet den Chip im Bundle mit der zugehörigen Protokollsoftware als skalierbare Komplettlösung in den Formfaktoren Chip, Brick und Modul an. So kann jeder Kunde für sich entscheiden, ob er den Chip direkt in seine Geräteelektronik integriert oder lieber ein komplettes Kommunikationsmodul einsetzt. Die geräteinterne Applikationsschnittstelle bleibt immer gleich. Vorteile für den Kunden sind: Flexibilität, Skalierbarkeit und die standardisierte Software-Schnittstelle zum Automatisierungsgerät. Der Kunde kann dadurch sehr flexibel auf steigende Verkaufszahlen seiner Geräte reagieren und z.B. anfänglich Kommunikationsmodule einsetzen und bei steigender Stückzahl den Anybus-Chip direkt auf seine Platine setzen – das alles geht mit der Anybus-Lösung ohne Änderung der Softwareschnittstelle und ist eines der Alleinstellungsmerkmale unserer Lösung.

Bewährtes beibehalten, für die Zukunft innovieren

Der Anybus NP40 ist das Herzstück der neuen Generation von Kommunikationsmodulen aus dem Hause HMS und zielt auf High-End-Anwendungen, die Echtzeit-Ethernet mit Taktsynchronität oder TCP/IP-basierte Applikationen mit großen Datenmengen benötigen. Der NP40 ergänzt den Anybus NP30 Chip, den HMS vor ca. fünf Jahren auf den Markt gebracht hat. Der Anybus NP30 wurde für Standardanwendungen in der industriellen Kommunikation konzipiert und ist nach wie vor die richtige Wahl bei Automatisierungsgeräten, die keine taktsynchrone Kommunikation benötigen. Beispiele sind Sensoren, Barcode-Leser, Bedienterminals, medizinische Geräte, Ventile, Displays, Schraubstationen, Motorstarter sowie Frequenzumrichter und Antriebe ohne Motion-Control-Funktionen. Auch bei den Kommunikationslösungen, die auf dem Anybus NP30 Netzwerkprozessor basieren, kann der Kunde zwischen den Ausführungen Chip, Brick und Modul wählen.

Industrielle Netzwerke – ein Ausblick

Mit dem Anybus NP40 bietet HMS seinen Kunden eine zukunftssichere Kommunikationsplattform, die die steigenden Anforderungen in der Fabrikautomation erfüllt. Wir gehen davon aus, dass mittelfristig eine Multiprotokoll-Kommunikationsschnittstelle der Standard bei Automatisierungsgeräten sein wird. Auch integrierte Sicherheitstechnik und Energiemanagement – Themen, die in der aktuellen Diskussion stark im Fokus stehen – werden zukünftig Standard-anforderungen an Automatisierungsgeräte sein. Mit dem Multinetzwerkprozessor Anybus NP40 stellt HMS schon heute die Weichen für die Kommunikationsanforderungen von morgen.