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Erfahrung
Entwicklungstrends bei Industrial Ethernet
Erfahrung:28765
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Beschreibung der Erfahrung
Im Rahmen verteilter Steuerungssysteme werden verstärkt Ethernet basierte Kommunikationssysteme verwendet (siehe „Entwicklungstrends in der Industrieautomation“). Dabei werden zum einen die bisherigen zumeist Feldbus-basierten Kommunikationssysteme zunehmend durch Ethernet basierte Kommunikationsarchitekturen mit entsprechenden Ethernet basierten Industrieprotokollen ersetzt (siehe „Ethernet in der Automatisierungstechnik: Technische Aspekte“) und zum anderen werden Kommunikationssysteme zunehmend mittels einer detaillierten Objektarchitektur in das Steuerungssystem integriert (siehe „Echtzeit-Architekturen mit Ethernet: Variante 2“).
Dieser Trend hat mehrere Gründe:
  • Ethernet basierte Kommunikation, insbesondere die Ethernet TCP/IP Protokoll Suite, hat sich im Bürobereich als Quasistandard zur Kommunikation zwischen PC-Systemen und zu Peripheriesystemen wie Druckern und Faxgeräten durchgesetzt.
  • Ethernet Schnittstellen für PC Systeme und hier besonders die Netzwerkkarten haben durch ihre sehr weite Verbreitung und damit hohe Stückzahlen einen geringeren Preis als entsprechende Anschlusskarten für Feldbussysteme.
  • Ethernet basierte Kommunikationssysteme haben mit Datenraten von 100 Mbit und mehr eine um ein Vielfaches größere Nutzdatenrate als Feldbussysteme.
  • Ethernet TCP/IP basierte höherwertige Protokolle wie Http und FTP haben sich als Quasistandard für die Internetkommunikation etabliert und finden damit verstärkt Eingang in die Web basierten Management- und Wartungstechnologien für Feldgeräte.
    Alle diese Gründe haben dazu geführt, dass in der Vergangenheit verschiedenste Ethernet basierte Industrieprotokolle entwickelt wurden (siehe „Echtzeit-Architekturen mit Ethernet: Variante 2“) die auf die verschiedensten Anforderungen bezüglich Echtzeit, Robustheit, Anwenderfreundlichkeit, u.s.w. angepasst wurden (s. IAONA Handbuch Industrial Ethernet).
    Im Rahmen dieser Protokollimplementierungen wurden die verschiedensten Möglichkeiten zur Integration von Kommunikationssystemen in Steuerungssysteme umgesetzt. Diese reichen von einfachen Client-Server-Modellen, bis zu dedizierten Objektorientierten Modellen. Im Folgenden sollen nur zwei Beispiele betrachtet werden.
MODBUS-TCP
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Modbus/TCP ist ein Client/Server-Protokoll: der Server bearbeitet eine Anfrage des Clients (Request) und quittiert die Anfrage mit einer Erfolgsmeldung (Response), der gegebenenfalls Ergebnisse der Bearbeitung mitgegeben werden bzw. mit einer Fehlermeldung, die Informationen über die Fehlerursache enthält. Die Bearbeitung dieser Anfrage läuft für den Anwender völlig transparent im Hintergrund ab. Bei üblichen Implementierungen ist kein Applikationsprogramm auf der Client-Seite erforderlich.
Die Länge des eigentlichen Modbus-Telegramms beträgt zurzeit 249 Byte. Es beginnt – unabhängig davon, ob es sich um eine Anfrage oder eine Rückmeldung handelt - immer mit einem Funktionscode (Länge: 1 Byte), von dem der weitere Aufbau des folgenden Datenbereichs abhängig ist. Der Funktionscode beschreibt, ob ein bestimmter Speicherbereich gelesen oder beschrieben wird. Auf den Funktionscode folgt die Benennung des Speicherbereiches.
Daten, die mit MODBUS/TCP übertragen werden, können Bit- und Wortinformationen enthalten. Über die geräteinterne Organisation dieser Daten ist damit nichts ausgesagt. Ein Gerätehersteller kann, abhängig von der Funktionalität, völlig voneinander getrennte bzw. überlappende Speicherbereiche hierfür vorsehen, auf die mittels des Funktionscodes zugegriffen wird.
Insofern ist die mögliche Kommunikation mittels MODBUS-TCP das Lesen und Schreiben benannter Speicherbereiche in einer Request-Responce-Architektur.

Fortsetzung
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