Témakör:
Több nyelven beszél
Jörg Kuhlmann – Turck GmbH
A Profinetet, az Ethernet/IP-t és a Modbust egyidejűleg támogató multiprotokollos átjáróival[1] és I/O-moduljaival a Turck olyan új megközelítést ajánl, amely hatékonyan támogatja az idők során kifejlesztett terepibusz-kommunikációs protokollokat. Mivel az előrelátható jövőben nem várható nemzetközi, gyártófüggetlen szabvány kidolgozása, a többprotokollos átjárók jelentik az első lépést az iparban használt protokollok és eszközök bonyolultságának csökkentése irányába. Az új eszközök „vékony” architektúrájával pedig messze a leggyorsabb üzembe állítási idő érhető el a piacon.
A Turck több ipari Ethernet-protokollt kezelő kommunikációs eszközei
Az Ethernet-alapú buszrendszerek, mint a Profinet, az Ethernet/IP vagy a Modbus egyre növekvő teret hódítanak meg a hagyományos terepibuszokhoz képest. Például a Turck Profinet-eszközeivel akár egyszerű, lineáris topológiájú „pont–pont” összeköttetés is megvalósítható két állomás között. Ez minimálisra csökkenti a több állomásos rendszerek kedvezőtlen kölcsönhatásának kockázatát. A gyűrűredundancia megvalósításának lehetősége ugyancsak növeli a kommunikáció hatékonyságát a terepibuszokkal megvalósíthatókhoz viszonyítva. A Profinettel a Media Redundancy Protocol (MRP, médiatöbbszörözésen alapuló protokoll) megbízhatóan gondoskodik arról, hogy a további kommunikáció fenntartása érdekében az adatátvitel iránya automatikusan megforduljon, ha a gyűrűtopológiában valahol kommunikációs hiba keletkezik.
Mindezek az előnyök hozzájárultak az Ethernet-protokollok elterjedéséhez az ipari automatizálásban. Ezzel szemben nem teljesült az a várakozás, hogy a terepibuszokról az Ethernet-protokollokra való áttérés megoldja majd a különböző buszrendszerek sajátos protokoll- és csatlakoztatási problémáit. A gyártók ragaszkodtak saját Ethernet protokolljaikhoz, ezért a vezérlők gyártóinak is saját – a hálózatuk kábelezésére vonatkozó – telepítési irányelveket kellett kidolgozniuk. Az Ethernet-korszak ugyanúgy folytatódik, ahogy a terepibuszkorszak végződött: mindegyiket a protokollok bőséges választéka jellemzi.
A Turck új, multi-protokollos készülékei új, hatékony módot kínálnak az Ethernet-protokollok használatára
A bonyolultság csökkentése
A kontrollergyártók által kidolgozott alapelvek, amelyekkel garantálni kívánták elvárásaik teljesülését, számos, egymáshoz nagyon hasonló Ethernet-alapú protokollt eredményezett. Ezek közül a legismertebbek (az Ipari Ethernet-protokollok, a Profinet, az Ethernet/IP és a Modbus TCP) osztoznak az automatizálási piac többségén. Egyfelől az automatizálási eszközök gyártóinak, másfelől a gép- és rendszerépítőknak kezelniük kell ezt a sokféleséget, amely mind a terepibuszos, mind az Ethernet-megoldások terén tapasztalható. Következésképpen folytatódik az ipari automatizálásra jellemző trend, amelyben tovább növekszik a hasonló feladatokat megoldani képes, különböző protokollokon alapuló szabványok és készülékek száma.
Ha a gyártósorban különböző Ethernet-protokollok léteznek is, ez a Turck multiprotokollos készülékeivel többé nem jelent nehézséget
A Turck eltérő megközelítést választott, hogy meg tudjon felelni ennek a kihívásnak: a cég automatizálási specialistái elkészítették a világ első multiprotokollos Ethernet-átjáróit és I/O-moduljait, amelyek a felhasználó közreműködése nélkül képesek Profinet-, Ethernet/IP- vagy Modbus TCP-típusú Ethernet-kommunikációra.
Ezekkel a többprotokollos eszközökkel a Turck nem csupán saját protokollos készülékeinek túlzottan széles választékát csökkenti, hanem azon felhasználók számát is, akik különbözó protokollokat alkalmaznak a különféle gyártmányaikban, vagy különböző oszágok részére különféle protokollváltozatokkal dolgozzák ki termékeiket. Az autógyártásban például gyakran előfordul, hogy a karosszériagyártás és a végszerelés automatizálásához különböző protokollokat választanak. A jövőben az ilyen felhasználóknak egyetlen átjárótípust kell készleten tartaniuk, tekintet nélkül arra, hogy melyik Ethernet-protokollt alkalmazzák. Mivel a beszerzés és a raktárkezelés gyakran központosított szervezésű, ezzel csökkenthető a költség, és a készletgazdálkodás is egyszerűbb.
A multiprotokollos készülékek lehetővé teszik a gépek és létesítmények egységes tervezését. Az egyedi megrendelői igények kielégítéséhez továbbra is alkalmazhatnak különféle protokollokkal kommunikáló vezérlőket. A tartalékalkatrész-kezelés és -beszerzés egyszerűsítése mellett – a többi automatizálási gyártónál is előreláthatóan megjelenő multiprotokollos készülékeknél – lehetővé válik az azonos elektromos tervezés bevezetése, amelyet e nélkül duplikálni kellene.
A Turck néhány Ethernet I/O-termékcsaládját is kiegészítette multiprotokollos eszközökkel. Ezek közt megtalálható a moduláris, BL20-sorozatú, vezérlőszekrénybe építhető és a BL27-sorozatú, terepi kivitelű átjáró; továbbá IP67-védettségű I/O-blokkmodulok, valamint a kis helyfoglalású BL kompakt termékcsalád – közvetlenül gépre építhető kivitelben. Az összes átjáró belső kapcsolóval van ellátva, amely által bekapcsolt rendszeren is telepíthetők. Az Ethernet IP, a Modus TCP és a Profinet protokollokat egyetlen közös készülék firmware valósítja meg. Az átjárók – „karcsú” megvalósításuk ellenére – tartalmazzák a piacon ma található összes fontos protokollt.
A multiprotokollos funkcionalitást egy, az átjárókban megvalósított intelligens azonosítórutin teszi lehetővé. A készülék indulásakor, az úgynevezett snooping („szimatolás”) fázisban a forgalom figyelésével meghatározza, melyik Ethernet-protokoll fut a kábelen. A készülék ezután automatikusan átkapcsol a felismert protokoll kezelésére és a továbbiakban figyelmen kívül hagyja a másik két protokoll szerinti táviratokat. A protokollok megvalósítása semmivel sem rosszabb, mint az egyprotokollos készülékeké: a Profinet-üzemmódban a topológiafelderítést és a címkiosztást az LLDP, az Ethernet/IP-t pedig a QuickConnect és a Device Level Ring (DLR, médiaredundancia) támogatja.
A Turck FGEN-moduljai 150 ms-nál (Profinet) és 90 ms-nál (Ethernet/IP) rövidebb idő alatt beindulnak
Protokollfelismerés és egyebek…
A multiprotokollos képesség azonban nem az egyetlen innováció, amit az új Turck-átjárókban megvalósítottak. A multiprotokollos eszközöknek van egy „turbo” funkciója, amely nagy sebességű felkapcsolódást tesz lehetővé. Támogatják a Profinet-üzemmód Fast Startup-funkcióját éppúgy, mint az Ethernet/IP-üzemmód QuickConnect-képességét. A mikroprocesszor és az operációs rendszer – rendkívül „karcsú” architektúrájuknak köszönhetően – olyan gyors rendszerindulásra képes, amely korábban nem volt lehetséges.
Az autóipar különösen érdekelt a rövid rendszerindulási időkben annak érdekében, hogy például lerövidítsék a ciklusidőt a karosszéria-összeszerelésnél használt robotok szerszámcseréjét követően. Minél gyorsabban tér vissza a szerszámváltó I/O-modulja a készenléti állapothoz, annál rövidebb a gyártósori munkaállomás ciklusideje. Az autógyártó számára a rövidebb ciklusidő akár az időegység alatt előállított végtermékek számának növekedését, akár az adott feladatra szolgáló robotok kisebb mennyiségét is jelentheti. Gazdasági szempontból mindegyik megközelítés nagy jelentőségű.
A Profinet felhasználói érdekszövetség – az indítási idők csökkentése érdekében – mindenekelőtt korszerűsítette az indítási protokollt. A vezérlőkészülékek gyártói prioritáson alapuló indítási eljárást illesztettek a Profinet-protokollhoz: ha egy állomás már bejelentkezett a vezérlőhöz, mind az állomás, mind pedig a vezérlő tárolja a szükséges paramétereket. Ha ehhez a vezérlőhöz újabb bejelentkezési igény érkezik, a két paraméterkészlet egyezését gyorsan meg lehet vizsgálni. Ha egyeznek, az állomás máris áttérhet a következő lépésre. Ez lerövidíti a hosszadalmas „pingpongozást” az adatokkal a master (vezérlő) és a slave (alárendelt) eszköz között, amely az Ethernet-protokolloknál nagyon lassan zajlik a normál rendszerindulás folyamán. A prioritásos rendszerindulással a Profinet-nél a Fast Startup (gyors rendszerindulás), az Ethernet/IP-nél pedig a QuickConnect- (gyors felcsatlakozás) - eljárás eltávolította ezt a „féket” a rendszerindulási eljárásból.
Optimális gyorsindítási megoldás
A Turck optimalizált elektronikus architektúrát dolgozott ki az Ethernet I/O-moduljaihoz, amely lehetővé teszi, hogy processzoraik jelentősen gyorsabban működhessenek, amely a protokollmódosításoktól nagymértékben függetlenül ugyancsak gyorsítja a felkapcsolódási folyamatot. A Turck blokktípusú, gyors indulású moduljai (az FGEN-sorozat) jelenleg 150 ms-nál rövidebb indulási időt garantál a Profineten, és 90 ms körüli indulást tesz lehetővé az Ethernet/IP-protokollnál. A Turck moduljai ezáltal bőven belül vannak az autóipar elvárásain, amelynél 500 ms a megengedett maximális rendszerindulási idő. Jelenleg nincs másik gyártó, amelynek termékei akárcsak megközelíteni is képesek lennének az FGEN-sorozat paramétereit.
Turck Hungary Kft.
1117 Budapest, Infopark
Neumann János u. 1/E
Tel.: +36 1 477 0740
Fax: +36 1 477 0741
E-mail:
www.turck.hu
[1]Az angol szakkifejezéseket jobban ismerők kedvéért: az „átjáró” szót a cikkben a „gateway” angol szakkifejelzés magyar megfelelőjeként használjuk. – A ford. megj.
