Die 5 wesentlichen Systeme PROFINET, POWERLINK, EtherNet/IP, EtherCAT, SERCOS III Wie die Systeme funktionieren Die Nutzerorganisationen Ein Blick hinter die Kulissen Investitionssicherheit und Performance Alles, was Sie wissen sollten

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme Stéphane Potier Huazhen Song Bhagath Singh Karunakaran Stefan Schönegger Anton Meindl Peter Wratil Luca Lachello Die Industrial-Ethernet-Welt ist nicht nur für Außenstehende ziemlich unübersichtlich. Auch Fachleute, die sich in die Thematik einarbeiten, stehen zunächst vor einer schwer durchschaubaren Vielfalt konkurrierender Systeme. Die meisten Hersteller bieten nur wenig Informationsmaterial an, das technische Merkmale und spezifische Funktionsweisen des jeweiligen Standards umfassend, aber leicht verständlich darstellt. Noch weniger Glück haben...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Die Auswahl der betrachteten Systeme | In der vorliegenden Industrial Ethernet Facts werden mit PROFINET (RT, IRT), POWERLINK, EtherNet/IP, EtherCAT und SERCOS III fünf von weltweit rund 30 zum Einsatz kommenden Industrial-Ethernet-Systemen miteinander verglichen.1 Die Auswahl folgte technischen, normativen und marktwirtschaftlich-strategischen Aspekten, zum Beispiel, ob das Protokoll von einer Nutzerorganisation weiterentwickelt wird, ob es in der IEC-Norm klassifiziert ist und ob sich die Systeme für harte Echtzeit eignen. Echtzeit Beim...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Daten für sämtliche Netzwerkteilnehmer in einem Telegramm gesendet, das nacheinander die in Ringtopologie angeordneten Knoten durchläuft und die Antwortdaten gleich einsammelt. Dagegen werden beim Einzeltelegrammverfahren, das die übrigen Systeme verwenden, individuelle Telegramme an die Teilnehmer versendet, die daraufhin auch mit einzelnen Telegrammen antworten. Es gibt drei verschiedene Ansätze zum Aufbau einer Echtzeit-EthernetLösung: 1. Aufbauend auf TCP/IP: Die Protokolle basieren auf den normalen Schichten von TCP/IP und in der obersten...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition EtherNet/IP Geräteprofile Protokoll Software POWERLINK Treiber Ethernet Treiber Ethernet Controller Ein POWERLINK-Zyklus besteht aus drei Abschnitten: In der „Start Period“ sendet der MN einen „Start of Cycle Frame“ (SoC) an alle CNs, der die Geräte synchronisiert. Der Jitter liegt dabei bei ca. 20 Nanosekunden. Im zweiten Abschnitt, der „Cyclic Period“, erfolgt der zyklische isochrone Datenaustausch. Durch Multiplexing wird in dieser Phase eine optimale Nutzung der Bandbreite erreicht. Mit dem dritten Abschnitt beginnt die asynchrone Phase....

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Framelaufzeit = (Anzahl Byte Header + Daten) x 10 ns 250 ns … I/O Profil Motion Profil Funktionsweise EtherCAT beruht auf dem Summenrahmenverfahren: Der EtherCATMaster sendet einen Ethernet-Frame mit den Daten für alle angebundenen Slaves, der nacheinander alle Teilnehmer durchläuft. Beim letzten Teilnehmer eines Strangs wird der Frame wieder zurückgeleitet. Die Teilnehmer bearbeiten den Frame während des Durchlaufs in einer Richtung. Die für den Teilnehmer bestimmten Daten werden „on the fly“ ausgelesen und die Ausgangsdaten in den Frame...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Ein wichtiges Kriterium zur Gesamtbewertung der Systeme ist die Unabhängigkeit des Nutzers. Ungeklärte Markenrechte oder Patente, die eigene Entwicklungen einschränken könnten, sind wichtige Faktoren, die bei der Auswahl eines Systems zu berücksichtigen sind. Mit einer genaueren Betrachtung der Hersteller und Nutzerorganisationen lässt sich späteren Unannehmlichkeiten durch juristische Fallstricke vorbeugen. Kriterien POWERLINK EtherNet/IP sercos International Betreiber von PROFIBUS- oder PROFINET-Netzen unterstützen. www.profibus.com POWERLINK...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Status, Rechte und Lizenzen Welchen rechtlichen Status haben die jeweiligen Nutzerorganisationen? Wem gehört die Technologie? In welche lizenzrechtlichen Abhängigkeiten begeben sich Entwickler, wenn sie die Technologien nutzen? Auf den folgenden Seiten geben wir einen Überblick. POWERLINK EtherNet/IP Verein nicht eingetragener Verein POWERLINK EtherNet/IP Mitglieder POWERLINK EtherNet/IP membership fees membership no membership membership fees fees fees Die Mitgliedschaft in der ETG ist kostenlos. Die Mitgliedschaft in allen anderen Organisationen...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Einen Teil der Kriterien für Investitionssicherheit haben wir im Abschnitt „Offenheit“ behandelt. Daneben spielt auch eine Reihe von technischen und strategischen Gesichtspunkten eine wichtige Rolle für die langfristige Investitionssicherheit. Kompatibilität zu bestehenden Applikationsprofilen Kriterien POWERLINK EtherNet/IP PROFIBUS abwärtskompatibel Unterstützung internationaler Normen EtherCAT und SERCOS III bilden logisch gesehen immer einen Ring. Dieser kann am Master oder bei einer Linienverkabelung intern am letzten Teilnehmer geschlossen...

Systemvergleich: Die 5 wesentlichen Systeme 2nd Edition Theoretisch erreichbare Zykluszeit Ein viel diskutiertes Thema ist die Performance der Systeme; dabei wird das Augenmerk auf theoretische Zykluszeiten gerichtet, die das Industrial Ethernet-System erreichen kann. Die kürzeste theoretische Zykluszeit berechnet sich folgendermaßen: Anzahl Byte: Präambel Starting Frame Delimiter MAC-Adresse des Ziels MAC-Adresse der Quelle Längenfeld (falls <1501*) / Typ (falls >1535*) Nutzdaten Prüfzeichen (Cycling Redundancy Check) *Angabe dezimal Anzahl Byte Minimale Länge Theoretisch könnten natürlich schon...