Flexible Busverbindung

Bussysteme – Die Automatisierungstechnik erfordert leistungsstarke Kommunikationssysteme, die Vielzahl angebotener Bussysteme erschwert allerdings ihre Integration. Abhilfe schaffen Gateways mit einheitlichen Formfaktoren und Schnittstellen für alle Bussysteme.

10. April 2008

Die Vielfalt an Feldbus-Protokollen in der Automatisierungstechnik nimmt stetig zu. Hersteller und Anwender von Geräten, Komponenten und Systemen stehen deshalb oft vor der Frage, welche Protokolle ihre Produkte unterstützen sollen. Zudem müssen neue Feldbus- oder Ethernetschnittstellen für die Komponenten in der Regel kurzfristig zur Verfügung stehen, was die Entwicklungsabteilungen mancher Hersteller schnell überfordert.

Eine Möglichkeit zum schnellen Busanschluss bieten hier externe Gateways, die der hessische Automatisierungstechnikhersteller Deutschmann Automation anbietet. Fünf Serien mit zahlreichen Varianten werden allen Anforderungen gerecht. Sämtliche Varianten einer Serie besitzen jeweils die gleichen mechanischen Abmessungen und einen identischen Aufbau auf der seriellen Seite. Für Komponenten mit einer seriellen Schnittstelle eignen sich die Hutschienenmodule der Serie Unigate SC. Diese Gateways setzen die Signale von der seriellen Schnittstelle auf die gewünschte Feldbus- oder Ethernetvariante um. Erhältlich sind die Module mit den Interfaces RS232 und RS485 oder RS232 und RS422 für die Protokolle Arcnet, CANopen, DeviceNet, Ethernet 10 Mbit, Interbus, LonWorks und Profibus DP.

Gesteuert wird die Kommunikation zwischen der seriellen Seite und dem Bus über ein Script, das sich mit dem kostenlosen PCTool Protocol Developer erstellen lässt. Die Scriptsprache ermöglicht eine flexible Anpassung an die Anforderungen des Endgeräts ohne Eingriff in die Firmware. Zudem lässt sich ein einmal erstelltes Script praktisch ohne Änderungen auf den anderen Feldbus-Varianten der Module einsetzen. Die Scripttechnik ermöglicht daneben, komplexe Protokolle nachzubilden oder Daten zu verarbeiten und kann damit auch Aufgaben jenseits der Buskommunikation übernehmen.

Eine andere Möglichkeit zur Anpassung an die jeweilige Anwendung bieten die Hutschienenmodule der Serie Unigate RS: Anstelle der Programmierung durch eine Scriptsprache werden sie über die kostenfreie Software Wingate konfiguriert. Für die Kommunikation zwischen der seriellen Seite und dem Bus sind die marktgängigen Protokolle Modbus ASCII, Modbus RTU (Master und Slave), RK512, 3964R, Universal-232-Protokoll und andere implementiert. Zur Wahl stehen Versionen für Arc net, CANopen, DeviceNet, Ethernet 10 Bit, Interbus und Profibus.

Vielfältige Verbindung

Für Anwendungen, bei denen Daten zwischen zwei verschiedenen Feldbussystemen bzw. auf Ethernet umgesetzt werden müssen, dient die Serie Unigate FB, die ebenfalls auf der Hutschiene eingesetzt wird. Lieferbar sind alle Varianten zwischen CAN open, DeviceNet, Ethernet TCP/IP, Interbus, Profi bus DP, MPI, LonWorks, RK512, 3964R, EtherCAT, Ethernet Powerlink, Ethernet/IP und Profi net sowie Modbus in den Betriebsarten TCP, RTU und ASCII. Besonders kompakt sind zudem die Feldbus- Gateways der Serie Unigate CL mit integrierten seriellen Schnittstellen RS232, RS485 und RS422, die die Daten wie ein Protokollkonverter an das Bussystem weiterreichen. Zur Verfügung stehen Module für die Bussysteme CANopen, DeviceNet, Ethernet TCP/IP, Interbus und Profibus, LonWorks, Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP, 3964R, RK512 sowie MPI. Außerdem gibt es Varianten für die Industrial- Ethernet-Protokolle Powerlink, Profinet, Ethernet/IP und Ethercat.

Sinnvoll für Hersteller von Automatisierungskomponenten sind die einbaufertigen, in die Komponenten integrierbaren Feldbusknoten der Serie Unigate IC, die für alle führenden Feldbus- und Industrial- Ethernet-Systeme zur Verfügung stehen. Die kompakten Module sind in Hybridtechnik aufgebaut und enthalten auf einer Fläche von 45 x 25 Millimeter sämtliche analogen und digitalen Funktionen des entsprechenden Übertragungsprotokolls, die notwendigen Komponenten wie Mikrocon troller, Flash, RAM, UART-Controller sowie die analogen Bauteile, etwa Optokoppler und Bustreiber.

Die Module besitzen eine einheitliche Bauform und sind unter einander pin und funktionskompatibel. Zur Integration einer beliebigen Schnittstelle im Produkt genügt es deshalb, eine Anschlussmöglichkeit für die Module vorzusehen. Die Durchgängigkeit in Hard- und Software ermöglicht damit ohne großen Aufwand die Implementierung einer Vielzahl von Schnittstellen.

Beim Einsatz in Geräten mit eigenem Mikroprozessor werden die Schnittstellen über eine UART-Schnittstelle mit dem Prozessor des Endprodukts verbunden. Das Modul übernimmt den gesamten Kommunikationspart und entlastet somit den Geräteprozessor erheblich. Eine zweite serielle Schnittstelle des Bausteins kann als Diagnoseausgabe oder Debug-Schnittstelle zum Test eines Scripts genutzt werden.

Beim Anschluss an prozessorlose Endgeräte arbeiten die Module als getaktete Schieberegister-Schnittstelle, welche die digitalen Signale für Input und Output erzeugt. Es können jeweils bis zu 256 verschiedene Signale verarbeitet werden. Das Handling der Signale übernimmt die Firmware der Bausteine. Somit können praktisch alle Komponenten mit analogen Signalen an die Feldbuswelt angeschlossen werden.

Michael M. Reiter, Deutschmann/bt

Fakten

- Feldbus-Gateways ermöglichen den Datenaustausch über verschiedene Feldbusstandards hinweg.

- Einheitliche Bauformen und eine Vielzahl von Varianten gewährleisten höchste Einsatzflexibilität.

- Die Programmierung oder Konfiguration über Software ermöglicht eine Anpassung an das jeweilige Endgerät.

Erschienen in Ausgabe: 02/2008