EtherNet TCP/IP w sterownikach serii PCD firmy SAIA-Burgess

EtherNet przeszedł długą drogę ewolucji od prawie początków lat 70, kiedy to powstały pierwsze zalążki tego typu rozwiązań. Dziś, w dobie powszechnej dostępności większości przedsiębiorstw do sieci komputerowych, wykorzystanie sieci EtherNet jako platformy komunikacyjnej dla systemów automatyki stało się oczywiste i wręcz nieuniknione. Podstawową zaletą tego typu sieci jest możliwość bezpośredniego wykorzystania istniejącego medium komunikacyjnego, czyli sieci strukturalnej przedsiębiorstwa. Idea, która przyświecała twórcom sieci komunikacyjnych typu fieldbus, dążących głownie do ograniczenia kosztów okablowania instalacji – znajduje tu pełne urzeczywistnienie. Mamy bowiem możliwość podłączenia się do istniejącego już systemu okablowania obsługującego sieć teleinformatyczną firmy. Dzisiejsze rozwiązania sprzętowe dla sieci EtherNet dają nam również wiele zalet, które do niedawna jeszcze były uważane jako słabe strony tego typu sieci, praktycznie eliminując je z przemysłowych zastosowań.

Podstawowe czynniki pozwalające na bardziej powszechne wykorzystanie sieci EtherNet to m.in.:
· Dostępność różnych warstw fizycznych przesyłu danych: skrętka UTP (do 100Mb/s), światłowody (do 1Gb/s, odległości do 80 km).
· Wykorzystanie ogólnodostępnych protokółów komunikacyjnych, jak TCP/IP.Wykorzystanie sprawdzonych urządzeń, takich jak np. hub czy switch po modyfikacji dla warunków przemysłowych (zasilanie DC, rozszerzony zakres temperatur pracy, brak konieczności stosowania wentylatorów, dodatkowe wyjścia sygnalizacyjne).
· Możliwość budowania sieci z redundancją. Cecha szczególnie przydatna w odpowiedzialnych instalacjach technologicznych.
· Wykorzystanie narzędzi diagnostycznych do kontroli przepływy danych i ustalania priorytetu przesyłania informacji pomiędzy poszczególnymi urządzeniami.

Warstwa sprzętowa.
Sterowniki programowalne firmy SAIA-Burgess zostały wzbogacone o możliwość pracy w sieciach EtherNet przy wykorzystaniu protokołu TCP/IP. Opracowany został nowy moduł komunikacyjny PCD7.F650 pozwalający na bezpośrednie podłączenie do sieci EtherNet każdego sterownika serii PCD (PCD1, PCD2, PCD4, PCD6). Jest to inteligentny moduł koprocesora pracujący praktycznie w sposób autonomiczny niezależnie od jednostki centralnej. Do szybkiej wymiany danych pomiędzy CPU a kartą komunikacyjną wykorzystano dwukierunkowy bufor pamięci Dual Port RAM. W warstwie fizycznej moduł umożliwia wykorzystanie typowej skrętki nieekranowanej 10Base-T/100Base-TX ze złączem RJ45. Dla sterownika PCD2 w nowej wersji jednostki bazowej PCD2.M170 (artykuł wewnątrz numeru) istnieje możliwość dodatkowego podłączenia drugiej inteligentnej karty komunikacyjnej (innej niż EtherNet) zajmującej tę samą przestrzeń adresową (tzw. przestrzeń B). W sterowniku PCD4 karta może pracować z nowym modułem procesora typu PCD4.M170 (możliwość umieszczania kart komunikacyjnych serii PCD7.F5xx, PCD7.F7xx oraz PCD7.F8xx).

Oprogramowanie.
Od strony programowej istnieje możliwość wykorzystania modułu karty EtherNet w jednym z dwóch trybów pracy:
· Powszechnie stosowany w sterownikach SAIA PCD protokół komunikacyjny S-BUS, dzięki czemu użytkownik ma do dyspozycji wszystkie udostępniane w sterownikach funkcje tych sieci, teraz wzbogacone o nowe możliwości.
· Otwarty tryb przesyłu danych – pozwalający na współpracę z innymi systemami wykorzystującymi TCP/IP. W tym przypadku ramki telegramów są przesyłane w „przeźroczystej” formie i mogą być używane przez innych partnerów w sieci.

Istniejąca biblioteka komunikacyjna dla systemów nadrzędnych została rozszerzona o tryb komunikacyjny S-BUS - TCP/IP, pozwalając na wykorzystanie w systemach sterowania i wizualizacji nowych możliwości. Dostępny dla sterowników PCD serwer OPC również posiada możliwość wykorzystania nowych funkcji, pozwalając tym samym na praktycznie nieograniczony dostęp do urządzeń i programów obsługujących ten standard.

Podstawowe zalety wynikające z wykorzystania nowego modułu komunikacyjnego PCD7.F650 to przede wszystkim :

· Prosta integracja stacji wyposażonych w sterowniki PCD z istniejącymi sieciami IT oraz wykorzystanie istniejącego na obiekcie okablowania i komponentów sieciowych (hub, switch, routery itp.). Cecha szczególnie ważna przy automatyzacji budynków.
· Stworzenie sieci S-BUS multi-master umożliwiającej wymianę danych pomiędzy stacjami przy wykorzystaniu mechanizmów kontroli zdarzeniami ( event-controlled). Uzyskane w ten sposób krótsze czasy reakcji, pozwalają na uzyskanie większego determinizmu czasowego wymiany danych w systemach czasu rzeczywistego.
· Wielopoziomowa integracja sieci S-BUS w jedną sieć EtherNet przy wykorzystaniu funkcji Gateway. W ten sposób można stworzyć nawet bardzo złożone sieci składające się z szeregu segmentów z maksymalną ilością 255 stacji w każdym z nich.
· Możliwość zdalnego programowania i diagnozowania sieci sterowników poprzez EtherNet.
· Szybkie ładowanie programów nawet w bardzo dużych i rozległych sieciach.
· Efektywna wymiana danych dzięki dużej szybkości transmisji do 10 lub 100 Mb/s (autodetekcja prędkości).
· Odciążenie jednostki centralnej od zadań komunikacyjnych wykonywanych przez specjalizowany koprocesor.
· Tworzenie koncentratorów podsieci EtherNet
i wielosegmentowych instalacji dzięki możliwości wykorzystania w pojedynczym PLC do 5 modułów komunikacyjnych PCD7.F650 (w sterowniku PCD6).
· Możliwość integracji sieci EtherNet z różnymi standardami komunikacyjnymi, jak np. LON, EIB, Profibus, Modbus, inne.

Obsługa sieci EtherNet w sterownikach PCD od strony programowej jest niezwykle prosta i nie powinna nastręczać projektantom problemów. Nie różni się ona w zasadzie niczym od obsługi typowych zadań komunikacyjnych dla sieci S-BUS. Stacja pracująca w sieci EtherNet musi posiadać tabelę konfiguracyjną zawierającą adresy IP wszystkich węzłów, z którymi będzie wymieniać informacje. Tabela taka jest automatycznie generowana przez konfigurator będący standardowym elementem oprogramowania narzędziowego PG-5 dla sterowników SAIA.

Samą strukturę wymiany danych można zaprogramować poprzez wykorzystanie gotowych modułów dostępnych w pakiecie PG-5. Projektant ma w tym wypadku do wyboru jedną z 3 dostępnych metod programowania sterowników SAIA® PCD – listę instrukcji (IL), metodę bloków funkcyjnych (Function Block Diagram) oraz graficzny diagram przejść (GRAFTEC).

Możliwości zastosowań sterowników, jako stacji pracujących w sieciach EtherNet wykorzystujących protokół TCP/IP otwierają przed użytkownikami nowe obszary zastosowań. W połączeniu z tradycyjnymi, dobrze znanymi zaletami sterowników firmy SAIA Burgess, seria PCD z pewnością poszerzy grono zadowolonych klientów stosujących te urządzenia w różnego rodzaju branżach, jak automatyka budynków, przemysł czy ciepłownictwo. Pierwsza wersja modułu wykorzystującego sieci EtherNet to dopiero wstęp do kolejnych etapów jego rozwoju. Szybki rozwój technologii komputerowych i sieciowych będzie owocował coraz nowszymi rozwiązaniami.

UWAGA: Aby lepiej poznać pełen asortyment produktów oferowanych przez firmę SABUR, proszę wysłać swoje dane do korespondencji na adres info@sabur.com.pl. W e-mailu proszę zaznaczyć, którą grupą produktów jesteście Państwo zainteresowani, a my wyślemy dostępne materiały: w wersji elektronicznej (jako pliki PDF) osobno lub wraz z wersją DEMO oprogramowania, albo w postaci drukowanych broszur. Zapraszamy Państwa do współpracy, mamy nadzieję, że skorzystają Państwo z oferty firmy SABUR.