Multiprotokoll-PC-Karten für die PC-basierte Automation

HMS Industrial Networks hat jetzt eine PC-Karte für PCIe- und PCIe-Mini entwickelt, die eine Vielzahl von Industrial Ethernet-Standards unterstützt und dabei spielerisch einfach die Kosten senkt.

Flexibilität hat nicht selten ihren Preis. Die Herstellung von Produkten mit Losgröße eins, die zunehmende Übertragung von Daten in Echtzeit und die Globalisierung der Märkte – all diese Trends fordern der Automatisierung kontinuierlich neue Lösungswege ab, die nicht selten in neuen Herausforderungen münden.

Als Segen und Herausforderung zugleich gilt auch die Vielfalt unterschiedlicher Industrial-Ethernet-Protokolle. So ist es trotz aller Standardisierungsbemühungen bislang nicht gelungen, ein einheitliches Anwendungsprotokoll festzulegen, das auf die Belange der Automatisierungstechnik zugeschnitten ist. Michael Volz, Geschäftsführer von HMS Industrial Networks, schmunzelt: „Der Wunschtraum der Anwender, dass es ein einziges industrielles Datenübertragungsprotokoll gibt, mit dem sich alle Anwendungen erschlagen lassen, ist ja nichts Neues. Der existiert schon seit vielen, vielen Jahren. Wir bei HMS haben die Entwicklung bei den Feldbus-Systemen beobachtet, wo aus ein, zwei Technologien heute fünfzehn oder zwanzig verschiedene entstanden sind. Und das gleiche ist dann auch mit Industrial Ethernet passiert.“

Jammern hilft nicht, denn an der Vielfalt der Protokolle ist auf lange Sicht wohl kaum etwas zu rütteln. Wohl aber an der Schnittstelle hat sich HMS gedacht und eine PC-Karte für PCIe- und PCIe-Mini mit Multiprotokollunterstützung entwickelt. In der neuen Ixxat Inpact vereint HMS die bewährte Anybus-Technologie mit dem Ixxat-Know-how im PC-Interfacekartenbereich: „Mit HMS und Ixxat haben sich vor einigen Jahren zwei Firmen zusammengetan, die unterschiedliche Erfahrungen mitbringen und heute beide in der HMS-Gruppe integriert sind. Ixxat war schon immer Spezialist für Kerntechnologie, die Firma HMS kommt eher aus der Feldbus- und Industrial-Ethernet-Welt und führt viele Produkte, die heute als Embedded-Lösungen in Automatisierungssystemen eingebaut werden. Mit unseren PC-Karten haben wir beide Welten verheiratet – das Know-how für die Echtzeitkommunikation auf der einen mit dem IXXAT-Know-how auf der anderen Seite, also dem Wissen, wie eine PC-Karte mit ihrem Treiber und ihren Interfaces in den verschiedenen aktuellen PC-Standards aufgebaut sein muss“, erzählt Michael Volz. Herausgekommen ist eine PC-Karte, die es Anwendern ermöglicht, ihre PC-basierten Anwendungen einfach an Ethercat, Ethernet/IP, Modbus TCP, Profint IRT/RT, Powerlink und Common Ethernet (TCP/IP) anzubinden. Soll heißen: Wo für die Entwicklung von PC-basierten Mess-, Visualisierungs- und Serviceanwendungen oft schon für jedes einzelne Protokoll andere Schnittstellenkarten oder Programmierschnittstellen ran mussten, greift der Anwender mit Ixxat Inpact erfrischend einfach auf verschiedene Netzwerke zu.

Möglich macht das die Anybus-Compactcom-Technologie. Anybus Compactcom ist eine Produktfamilie austauschbarer, einbaufertiger Kommunikationsschnittstellen für Feldbusse und Industrial Ethernet von HMS. Herzstück der Anybus-Technologie ist der NP40-Prozessor – ein flash-basierter Single-Chip-Netzwerkprozessor, bestehend aus einem hochperformanten ARM Cortex-M3 und einem FPGA-Fabric. Der NP40 verfügt laut HMS über geringe Latenzzeiten, ein deterministisches Echtzeitverhalten und sorgt am Ende dafür, dass dieselbe Hardware mit verschiedenen Netzwerken kompatibel ist. Der Anwender muss deshalb nur noch die entsprechende Firmware herunterladen und steht danach vor einem leistungsfähigen und flexiblen System. „Mit der Ixxat Inpact bekommen Anwender ein fertiges System, das direkt an die Cloud angeschlossen werden kann: Das bedeutet Industrie 4.0 out of the box“, meint Dieter Lintner, Produktmanager von HMS. Und Michael Volz fügt hinzu: „Mit dem Anybus NP40-Prozessor haben wir einen Multinetzwerkprozessor entwickelt, der speziell auf die Anforderungen der neuen Industrial-Ethernet-Protokolle zugeschnitten ist: Performance, Geschwindigkeit, Taktsynchronität, hohe Echtzeitklassifikation und Netload-Klassen, die Performance unter schwierigen Netzwerkbedingungen zusichern.“ Für die Anbindung an das Industrial Ethernet sorgen an der PC-Karte zwei RJ45-Ethernet-Schnittstellen zu je 10 und 100 Megabit.

Flexibilität zu geringen Kosten – dafür bürgt auch ein umfangreiches Treiberpaket von HMS, das im Lieferumfang der Ixxat Inpact enthalten ist. Mit dem Paket ist es Anwendern laut HMS möglich, kundenspezifisch und schnell zu entwickeln – unabhängig von der verwendeten Karte und dem eingesetzten Industrial-Ethernet-Protokoll. Dieter Lintner: „Das einheitliche Treiberkonzept basiert auf den bewährten Compactcom-APIs, die von HMS schon lange Zeit unterstützt werden und die einen variablen Zugriff auf die Anwenderdaten bieten. Das bedeutet eine derzeit hohe Flexibilität für den Anwender und die Möglichkeit, seine Daten in der Form zu bearbeiten, wie er es benötigt.“ Wegen der einheitlichen Programmierschnittstelle von HMS gehen Wechsel zwischen den Protokollen und den Kartentypen ohne Änderung der Kundensoftware schnell, einfach und ohne große Entwicklungskosten über die Bühne. Laut HMS befinden sich neben den Windows-Treiberpaketen außerdem bereits Treiber für Linux in Planung. Auch Echtzeit-Betriebssysteme wie RTX, Intime, VxWorks und QNX werden auf Anfrage unterstützt. Eine Kartenvariante für den PCI-Bus sowie für Mini-PCIe soll ebenfalls in Kürze verfügbar sein. 

„Ich denke, wir stehen erst ganz am Anfang von Industrie 4.0. Wir werden sicher noch viele Veränderungen erleben, die die Standardisierung und unterschiedlichste Anwendungen mit sich bringen werden. Mit der NP40-Technologie und mit der Ixxat Inpact verfügen wir jedoch schon heute über eine leistungsfähige flexible Basis, die Anwender gut vorbereitet für die Zukunft“, erklärt Michael Volz – eine Zukunft, die nicht nur Flexibilität, sondern vor allem Kosteneffizienz und damit Lösungen verlangt, die je nach Kundenwunsch und Marktsituation potenziell das Optimum herausholen.