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Sicherheitstechnik

Steuerung auf Basis von CPLDs arbeitet zykluszeitenfrei, sicher und vernetzt

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Netzmanagement und Netzwerk-Monitoring

ZanderNet ist derzeit der Standard zur Kommunikation zwischen ZATEGOs. Aktuell wird die Kommunikation direkt via Ethernet unterstützt, was einerseits sehr leistungsstark ist, andererseits auf ein einziges Netz ohne Übergang auf andere beschränkt bleibt. Aus diesem Grund kann die Kommunikation auch auf Internet Protokoll (Version 4) umgestellt werden, was eine Netz-übergreifende Kommunikation ermöglicht.

Bild 4: Der ZanderNet-Monitor-Arbeitsbildschirm Variablen (Archiv: Vogel Business Media)

Bild 4 zeigt einen der Arbeitsbildschirme von ZanderNet-Monitor, dem Netzwerkmanagementprogramm für ZanderNet. Nach einer Schnittstellenauswahl (unter Konfiguration) können die Steuerungen automatisch gesucht werden, die am ausgewählten Netz angeschlossen sind und das ZanderNet-Protokoll verstehen. Alle anderen Kommunikationen an dem Netz bleiben hiervon unberührt. Für die am Netz angeschlossenen Steuerungen sind dann Namensvergabe, Lesen/Schreiben von Uhrzeit/Datum, das Auslesen aller als EXTERN definierten Variablen (auch die für die Steuerung als Eingang definiert sind) sowie das Setzen aller als EXTERN VAR_INPUT definierten Variablen implementiert. Im Bild 4 ist das Auslesen einer Reihe von Ausgangsvariablen gezeigt.

Ferner bietet ZATEGO die Möglichkeit, User-definierte Nachrichten zu erzeugen und zu speichern. Diese Nachrichten können automatisiert abgefragt und gespeichert werden, um den Betriebszustand über lange Zeiträume zu dokumentieren.

ZanderNet-Monitor ist zum Netzbetrieb nicht zwingend notwendig: Die Steuerungen können auch ohne dieses Programm untereinander kommunizieren und so die verteilte Applikation darstellen. Lediglich die Dokumentation der Nachrichten ist nur über ZanderNet-Monitor möglich, da für die Speicherung ein PC mit Filesystem notwendig ist (die einzelne Steuerung speichert die letzten 100 Nachrichten, die jeweils älteste wird verworfen).

Die Schnelligkeit der einzelnen Steuerung, die mit maximal 1 µs Verzögerung zwischen Ein- und Ausgang (unabhängig von der Komplexität des Zusammenhangs) arbeitet, lässt sich natürlich über ein Netzwerk hinweg nicht einhalten. Die Bearbeitung des Netzwerkpakets beim Senden und Empfangen, die Sendung selbst und die Belegung des Mediums Ethernet (zumindest in den Switches), bewirken hierbei bereits Verzögerungen, die in den Millisekundenbereich kommen. Benchmarks zeigen, dass in der aktuellen Implementierung maximal 5 ms für die Auswertung eines vollständigen Nachrichtenpakets mit 32 Variablen notwendig sind. Derzeit ist daher die Sendefrequenz für diese Pakete auf 10 Pakete/Sekunde pro Steuerung fixiert.

Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

*Prof. Dr. Christian Siemers lehrt Technische Informatik an der FH Nordhausen und der TU Clausthal. René Fritzsche ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Kommunikation und Verteilte Systeme an der TU Clausthal. Alfons Austerhoff ist Leiter der Entwicklungsabteilung bei ZANDER, Aachen.

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