СТА 3/2010

Р ЕАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ В данном разделе будет освещено обо рудование, реализующее перечислен ные в статье стандарты. Каждый из про токолов реального времени для коррект ной работы требует если не специальной аппаратной «начинки», то, как мини мум, программной поддержки, поэтому обойтись обычной сетевой платой или встроенным портом Ethernet не полу чится или результат будет неудовлетво рительным. Прежде всего стоит упомя нуть сетевые адаптеры – коммуникаци онные платы и модули различных форм факторов, позволяющие превратить не кое устройство (рабочую станцию, конт роллер, робот) в мастера сети, ведомое устройство или SCADA сервер. Одним из «паровозов» в реализации полевых шин и систем реального вре мени можно назвать немецкую компа нию Hilscher. Вот уже более 20 лет эта компания занимается разработкой ин тегральных схем и чип контроллеров всех известных стандартов полевых шин. В первую очередь, компания известна крупным производителям средств автоматизации, применяющим OEM модули Hilscher в своих изделиях (ABB, GE Fanuc, Honeywell, Bosch, Moeller, Schneid Electric, WAGO и др.). Однако Hilscher серьёзно занимается и производством готовой продукции, ко торую мы рассмотрим. Последним поколением устройств, разработанных компанией для реали зации протоколов реального времени, является серия чип контроллеров NetX и серии контроллеров и шлюзов на их базе. Чип NetX содержит ARM процессор, память SDRAM, 2 интерфейса (Ethernet и Fieldbus), таймер реального времени IEEE 1588, и шины USB, UART, I 2 C, GPIO. Обмен данными может осущест вляться в режимах Dual Port Memo ry (DPM) или Direct Memory Access (DMA). Достоинство чип контроллера NetX в том, что он является универсаль ной платформой для протоколов Ether CAT, EtherNet/IP, Powerlink, PROFI NET, Modbus TCP/IP, SERCOS III. То есть для реализации выбранного про токола достаточно загрузить соответ ствующую готовую прошивку в конт роллер и сконфигурировать его в сети. Этот чип нашёл применение в линейке Hilsher CifX. Серия Hilscher CifX – это интер фейсные платы и модули различных форм факторов: ● PCI, PCI Express x1, MiniPCI платы; ● плата CompactPCI 3U; ● модуль формата PCI 104+; ● встраиваемые микромодули с интер фейсом USB или UART/I2C; ● комплекты для самостоятельной раз работки коммуникационных средств Real Time Ethernet; ● платы анализаторы сетей Real Time. Самое распространённое устрой ство – PCI плата Hilscher CifX 50 RE, которую можно видеть на рисунке 6. В основе оборудования серии CifX лежит упомянутый чип контроллер Hilscher NetX. Благодаря NetX устрой ства серии CifX просты и универсаль ны в применении. Плата или модуль содержит 2 порта RJ 45 и при включе нии конфигурируется для работы по выбранному протоколу с помощью прилагаемых утилит. На поставляемом с устройством диске содержатся сте ки протоколов EtherCAT, EtherNet/IP, Powerlink, PROFINET, Modbus TCP/IP, SERCOS III. Каждый контроллер мо жет свободно использоваться как ведо мое устройство для любого из этих про токолов. Функционирование в режиме мастера сети также доступно для боль шинства протоколов при приобрете нии единой лицензии от Hilscher. Интерфейсные платы и модули Hilscher серии CifX применяются для интеграции локальных рабочих мест оператора, панелей визуализации и пр. Однако встраиваемые модули помогут объединить в сеть реального времени гораздо боLльший круг устройств, от контроллера до сканера штрих кодов. Кроме специального аппаратного обеспечения, для реализации сети ре ального времени требуется программ ная среда, позволяющая на строить коммуникацион ные параметры участников се ти. Компания Hilscher прилага ет к своим изделиям специаль ную программу конфигуратор Sycon.net. Она позволяет загру зить в плату прошивку нужного протокола, «понимает» стандарт ные конфигурационные файлы профили оборудования (с рас ширением EDS, GSD, XML и пр.) для конфигурирования обо рудования сторонних производи телей, поддерживает технологии FDT/DTM. Все операции прово дятся в визуальном режиме, что повышает информативность и снижает требования к квалифи кации настройщика. О Т ПОЛЕВЫХ ШИН К E THERNET РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Не менее важной задачей при внедре нии сетей Ethernet реального времени является их сопряжение с имеющимися полевыми шинами. Например, если нижний уровень систем автоматизации исправно работает на PROFIBUS, а сеть новых ПЛК подразумевает PROFINET, то нужен шлюз, обеспечивающий «бес шовное» соединение обеих сетей. Ком пания Hilsher предлагает универсальное решение подобных проблем – шлюз NetTAP 100. В основе его – тот же универсальный чип NetX. Устройство подключается к шинам PROFIBUS, CANopen, Device Net и CC Link с одной стороны, и к се тям Real Time Ethernet с протоколами EtherCAT, EtherNet/IP, Powerlink, PROFINET и SERCOS III с другой сто роны. Тип полевой шины выбирается изначально (разная аппаратная часть), тип Ethernet протокола определяется загруженной прошивкой. Диагностика и конфигурирование NetTAP 100 осуществляются по USB интерфейсу с помощью специального ПО (утилита Sycon.net). Конфигурация сохраняется на SD/MMC карте памя ти и может быть загружена на любой другой NetTAP 100. Корпус NetTAP 100 крепится на DIN рейку, что позволяет применять устрой ство в типовых системах АСУ ТП. На корпусе имеется разъём для подключе ния внешнего питания (18–30 В, пост. ток), USB, панель адреса, индикаторы, разъём D Sub для Fieldbus и 2 коннекто ра RJ 45 для Ethernet соединения по линейной топологии. К ОММУТАТОРЫ В СЕТЯХ E THERNET РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Как уже упоминалось ранее, несмотря на совместимость протоколов Real Time Ethernet со стандартным IEEE 802.3 Ethernet, первую сеть рекомендуется максимально отделять от второй и по возможности вообще не использо вать коммутаторы и активное обору дование. Внешняя сеть может вно сить много паразитного трафика, ОБ ЗОР / П РОМЫШЛ Е ННЫЕ С Е Т И 13 СТА 3/2010 www.cta.ru Рис. 6. Плата адаптер фирмы Hilscher, реализующая любой из стандартных протоколов Real Time Ethernet © СТА-ПРЕСС