Next Generation Interbus

Protokollchip – Vor fünf Jahren machte sich der Interbus Club zum ersten Mal Gedanken über einen Slave-Protokollchip, der den etablierten SUPI 3 ablöst. Jetzt steht der Nachfolger am Start.

11. November 2008

Im Jahr 2003 gab es mit dem Slave-Protokollchip SUPI 3 eine technologisch ausgereifte Lösung, um alle Feldgeräte einfach an das Interbus-System anzubinden. Jährliche Zuwachsraten im zweistelligen Bereich belegten, dass der SUPI 3 genau auf die Bedürfnisse der Gerätehersteller zugeschnitten war. Zu diesem Zeitpunkt zeichnete sich jedoch der verstärkte Einzug der Ethernet- Technologie in die Fabrikebene ab. Darüber hinaus sprachen sich immer mehr Anwender aus wirtschaftlichen Gründen für kleinere und energieeffizientere Geräte aus.

Vor diesem Hintergrund befragte der Interbus Club seine Mitgliedsunternehmen nach ihren Anforderungen an einen zukunftsweisenden Protokollchip. Als Ergebnis präsentiert der Interbus Club den SUPI 4, der die aktuellen Trends im Bereich der Kommunikations- und Produktionstechnik erfasst und den sich ändernden Wünschen der Anwender angepasst wurde.

Der SUPI 4 ist ein ASIC in 0,35-Micrometer-CMOS-Gate-Array- Technologie, der abwärtskompatibel zu den Vorgängern SUPI 2 und SUPI 3 ist. Er besteht im Wesentlichen aus dem Interbus-Kern, einer Konfigurationseinheit mit externem EEPROM-Speicherbaustein, einem großen Wechseldatenspeicher für den E/A-Datenaustausch sowie einem multifunktionalen Applikations-Interface.

Innovatives Gehäuse

Lieferbar ist der erheblich verkleinerte Protokollchip entweder im kompakten QFN52-Kunststoffgehäuse mit unterseitigen Anschlüssen oder in der innovativen Gehäuseform TQFP64, wobei Versorgungsspannungen von 3,0 bis 3,6 Volt sowie eine Umgebungstemperatur von -40 bis +85 Grad Celsius unterstützt werden.

Die Ergebnisse der 2003 durchgeführten Befragung zeigten, dass sich die Mitglieder des Interbus Clubs eine Schnittstelle wünschten, die sich noch einfacher, schneller und kostengünstiger implementieren lässt. Deshalb ist die Schnittstellentechnik weiter optimiert worden. Durch den Ausbau der internen Registerstruktur auf bis zu 64 Byte Eingangs- und bis zu 64 Byte Ausgangsdaten können viele externe Komponenten wie serielle Schieberegistererweiterungen entfallen. Das spart Kosten sowie Platz auf der Leiterplatte. Zudem kann der SUPI 4 erstmals in 3,3-Volt-Applikationen eingesetzt werden. In Kombination mit der Abschaltung nicht benötigter interner Taktnetze lassen sich so eine geringere Stromaufnahme, verminderte Wärmeentwicklung sowie verbesserte Störabstrahlung erzielen. Die Ein- und Ausgänge sind 5-Volt-tolerant, sodass vorhandene Bauelemente weiter genutzt werden können. Außerdem werden die Bauteil- und Herstellungskosten der Geräte gesenkt und Hardware-Fehlerquellen schon bei der Planung des Designs minimiert. Ein integrierter Spannungsmonitor und ein programmierbarer Taktausgang zur Ansteuerung von zusätzlichen ICs tragen ebenfalls zu einer deutlichen Reduzierung der Schnittstellen-Kosten um bis zu 80 Prozent bei.

Schnelle Übertragung

Um eine durchgängige und schnelle Kommunikation zwischen dem Interbus- und einem überlagerten Profinet-System zu ermöglichen sowie die immer leistungsfähigeren Steuerungssysteme zu unterstützen, bietet der SUPI 4 anwendungsspezifische Übertragungsraten von bis zu 16 Megabit pro Sekunde. Der Aufbau spezieller Systembusse, die den Datenquerverkehr zwischen Interbus-Teilnehmern erlauben, trägt zur Verkürzung der Reaktionszeiten bei. Die Erhöhung der Geschwindigkeit wird dabei ohne zusätzliche Hardware- Kosten erreicht, sodass die Bauteil- und Leitungskosten niedrig bleiben. Die Erkennung und Einstellung der Übertragungsgeschwindigkeit erfolgt automatisch.

Derzeit werden mehr als 20 Ethernet-Protokolle am Markt angeboten, die die etablierten Bussysteme zukünftig im Feldbereich ersetzen wollen. Nach gründlicher Prüfung hat der Interbus Club entschieden, das Protokoll Profinet IO als das universelle Echtzeit-Ethernet-System zu unterstützen, das die Anforderungen der meisten Applikationen umfassend erfüllt. Durch das mit dem SUPI 4 verfügbare Interbus-Basisprofil sind Interbus-Teilnehmer in Profinet-Netzwerken mit Hersteller- Informationen sowie technischen und applikationsspezifischen Daten identifizierbar. Gerätespezifische Diagnosemeldungen können als Profinet- IO-Kanalfehler im jeweiligen Steuerungssystem angezeigt werden. Anhand des Basisprofils erhält der Anwender automatisch entsprechende Klartextmeldungen. Damit wird es für Service-Mitarbeiter einfacher, die korrekte Funktion des Protokollchips ohne spezielle Entwicklungstools zu überprüfen.

Die Entwicklung des neuen Slave- Protokollchips belegt, dass das technologische Potenzial von Interbus noch lange nicht ausgeschöpft ist. Die Funktionen des SUPI 4 bieten durch Verbesserungen in den Bereichen Geschwindigkeit, Diagnose und Handhabung die Systemeigenschaften, die für zukünftige Anwendungen gefordert werden. Während des kontinuierlichen Optimierungsprozesses sind gleichzeitig die Schnittstellen-Kosten erheblich reduziert worden. Die längere und gründliche Entwicklungszeit zahlt sich damit für Hersteller und Anwender aus.

J. Käsemann, Interbus Club/csc

FAKTEN

Der Interbus Club ist eine weltweit aktive Nutzerorganisation. Erklärtes Ziel ist es, die Verbreitung und Positionierung von Automatisierungstechnik, im Speziellen des Feldbussystems Interbus, voranzutreiben. Als Moderator fördert er die Zusammenarbeit zwischen den Mitgliedern, sieht sich als Organisator von Veranstaltungen und zeichnet sich für die Weiterentwicklung von Technik, Lösungen und Dienstleistungen verantwortlich.

Erschienen in Ausgabe: 08/2008