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Sicherheitstechnik

Steuerung auf Basis von CPLDs arbeitet zykluszeitenfrei, sicher und vernetzt

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Vernetzt werden kann über ein vorhandenes Ethernet

Bild 1: Einbettung der Steuerung ZATEGO mit der User-Applikation in das Netzwerk (Archiv: Vogel Business Media)

Der integrierte Mikrocontroller sorgt nun (in Zusammenarbeit mit einem Netzwerk-IC für Ethernet oder andere Netzwerkstandards) für das Management des Netzwerks und das Interfaceing zwischen Applikation und Netzwerk. Um dies zu verdeutlichen muss man sich die interne Struktur von ZATEGO etwa wie in Bild 1 dargestellt vorstellen.

Zwischen der User-definierten Applikation, also dem Programm für die einzelne ZATEGO-Steuerung und dem Netzwerk, sind 128 Bitvariablen auf der ZATEGO-Eingangsseite und 32 Bitvariablen auf der Ausgangsseite möglich. Der Anwender definiert diese Variablen mit selbst gewählten Namen, welche der Compiler in EX_PRESS (siehe ELEKTRONIKPRAXIS 3/2009), dem Übersetzungssystem für die ZATEGO, auf die definierten Interfacevariablen abbildet. Während der Laufzeit filtert der Mikrocontroller diese aus den zyklisch eintreffenden Meldungen aller anderen ZATEGO-Steuerungen (einschließlich eines Masters in Form eines PC-Programms) heraus.

Als Vernetzung kann ein bereits vorhandenes Ethernet mit 10 oder 100 MBit/s Übertragungsrate genutzt werden, auch wenn dies durch andere Kommunikationen verwendet wird. ZanderNet ist mit allen anderen Standards mischbar. Die Kommunikation in der verteilten Applikation läuft also so ab, dass jede ZATEGO, bei der Netz-Ausgangsvariablen definiert sind, diese zyklisch via ZanderNet auf dem Netz verteilt Jede ZATEGO, die entsprechende Netz-Eingangsvariablen definiert hat, filtert die neuesten Werte für diese aus den eintreffenden Paketen heraus und übergibt sie an die Applikation. Zusätzlich erhält die Applikation ein Signal zur Verfügbarkeit des Netzwerks.

Die Softwareseite: Eingangs- und Ausgangsvariablen

Bild 2: Definition von (hier) 4 oder mehr Netz-Eingangsvariablen (bis zu 128) (Archiv: Vogel Business Media)

Diese einfache Designmethode wird in Software so abgebildet, dass die Netzvariablen explizit definiert werden müssen (siehe Bild 2).

Im Unterschied zur Definition interner Variablen bzw. Eingangsvariablen wird hier das Schlüsselwort EXTERN verwendet, das der Compiler so umsetzt, dass diese Variablen keinen physikalischen Anschluss bekommen, sondern aus dem Netzwerk, wie beschrieben, stammen. Ansonsten ändert sich nichts: Die Variablen können in der Applikation so verwendet werden wie alle anderen auch, mit einer Ausnahme: Ihr zeitliches Verhalten ist von der lokalen Applikation unabhängig, da die Quelle an einem anderen Ort liegt und durch das Netzwerk eine zeitliche Verzögerung bedingt ist.

Bild 3: Definition von (hier) 4 oder mehr Netz-Ausgangsvariablen (bis zu 32) (Archiv: Vogel Business Media)

Ausgangsvariablen werden entsprechend Bild 3 definiert. Diese Variablen werden von der Steuerung zyklisch über ZanderNet verteilt, jeweils mit dem aktuellen Wert. Sollen die gleichen Werte auch intern zur Anwendung kommen bzw. an den Anschlüssen der lokalen ZATEGO ausgegeben werden, müssen sie ein zweites Mal (als VAR_OUTPUT oder VAR_INTERN) definiert werden: Als EXTERN definierte Ausgangsvariablen stehen nur dem Netzwerk zur Verfügung.

Die Identifizierung eines Variablenwertes in einem Netzpaket erfolgt ausschließlich über den zugleich übertragenen Namen der Variablen. Das ist sicher bequem, birgt aber ein Problem in sich: Senden zwei ZATEGOs Werte mit dem gleichen Namen über das Netzwerk, werden beide Werte ausgewertet, obwohl sie aus verschiedenen Quellen stammen. Dies bedeutet, dass entweder der Anwendungsentwickler genau darauf achten muss, dass alle Netzausgangsvariablen der verteilten Applikation einen einheitlichen Namen haben, oder eine (zukünftige) Netzdesign-Software macht dies automatisch.

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