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Thema: Ethernet Powerlink / Profinet Feld Erfahrungen

  1. #11
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    So, eine Beispielkonfiguration mit ca. 200 Byte an Prozessdaten benötigt laut TwinCAT eine vorausberechnete Latenzzeit von unter 25 µs.
    Sollte theoretisch also kein Problem darstellen, deine geforderten 50µs zu erreichen.

  2. #12
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    Zitat Zitat von trinitaucher Beitrag anzeigen
    So, eine Beispielkonfiguration mit ca. 200 Byte an Prozessdaten benötigt laut TwinCAT eine vorausberechnete Latenzzeit von unter 25 µs.
    Sollte theoretisch also kein Problem darstellen, deine geforderten 50µs zu erreichen.
    Na dann dürfte wohl alles klar sein !!

    Hoch Lebe Ethercat !!!

    LG

  3. #13
    FG-HH ist offline Neuer Benutzer
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    Hallo Trintaucher,

    hat die Latenzzeitberechnung schon einen aussagefähigen Wert ergeben? Es würde mich sehr interessieren was da so raus gekommen ist.

    Danke und Gruß

    FG-HH

    Zitat Zitat von trinitaucher Beitrag anzeigen
    @ FG-HH:
    Werde gleich mal ne Beispielkonfiguration in TwinCAT erstellen und mitteilen, wie groß die vorausberechneten Latenzzeiten sind.
    ... Bis später!

  4. #14
    FG-HH ist offline Neuer Benutzer
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    Oh! die Info hatte ich übersehen.

    Danke noch mal.

    Gruß FG-HH

    Zitat Zitat von MarkusP Beitrag anzeigen
    Na dann dürfte wohl alles klar sein !!

    Hoch Lebe Ethercat !!!

    LG

  5. #15
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    Die Frage ist eigentlich will man ein neues offenes Medium oder bleibt man beim properitären Bussystemen und so weiter wie die letzten 20 Jahre
    Das jeder sein Bus erfindet der zu nichts kompatibel ist....

    Powerlink:

    Nur Hub sind erlaubt,begrenzte Verschachtelungstiefe, Standard Ethernet Geräte (Fremdgeräte) laufen nur über ein Gateway das sicherstellt das das Zeitschlitzverfahren nicht gestört wird. Es sind keine Ethernet-Redundanz und WLAN möglich, ausser man schaltet in des Standard-Mode (nicht Echtzeit) zurück. Aber dann kann man ja gleich MODBUS TCP wieder verwenden. Das Projekt Powerlink mit Switch-Technik hat man fallen gelassen, und freut sich nun über Gigabit HUB-Datenverkehr.
    Nur sind Hub leider Geräte von vorgestern !


    Ethercat:

    ist der INTERBUS auf Ethernet
    uralte Idee des INTERBUS gestohlen und auf Ethernet portiert !!
    Läuft als Ringsystem, und jeder weiss was bei einen Ringbus für schwächen auftreten können.

    Profinet
    Hat ein mehrstufiges Konzept
    Profinet CBA: verschalten von Steuerungen über TCP/IP

    Profinet SRT:
    E/A Austausch im bereich bis 10ms
    erst bei hoher Netzlast kommt die Telegrammprioisierung überhaupt
    zum tragen, ansonsten können normale Standard-Switches verwendet werden. Profinet Switche sind selbst Profinet teilnehmer und können vom Profinet Controller diagnosiziert werden. Dass heisst ein Ausfall einer Strukturkomponente wird richtig erkannt. Softwarelose Komponentenaustausch durch LLDP-Protokoll, dass auch ein scannen der Netzwerkstruktur ermöglicht.


    Profinet IRT: ermöglich isochrone Realtime ca. 1ms (Hardwarelösung)
    Protokollprioisierung durch ERTEC200/400 Chip.

    Somit sind mehrere Stufe verfügbar die alle eine parallelverwendung von Standard-Komponenten ermöglichen...

    Das wichtigste Dabei ist dass man nicht auf die zig-tausende bestehende Bussysteme nicht vergisst (Interbus,Profibus,Canopen,Devicenet etc...)
    Diese können mittels Proxy-Konzept jederzeit transparent als Profinet-IO eingebunden werden.

    Weiters wird eine stossfreie Redundanz vorhanden sein
    Basis ist dar der bekannte Hirschann-Hiperring (Siemens + Hirschmann haben Patent). Welches Redundanzkonzept haben Ethercat + Powerlink ?
    So etas ist eine durchgängige Lösung

    Weiters haben sich die wichtigsten deutschen Automobilhersteller für Profinet entschieden VW,Audi,Mercedes...

  6. #16
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    Zitat Zitat von peewit Beitrag anzeigen
    Profinet IRT: ermöglich isochrone Realtime ca. 1ms (Hardwarelösung)
    ...
    Damit dürfte die gestellte Aufgabe wohl nicht zu lösen sein, da zu langsam.... Vom Preis gar nicht zu reden.

    Übrigens gibt es bei Ethercat sehr wohl ein Redundanzkonzept.
    Ebenfalls können die gängigen Bussysteme auch mit eingebunden werden.

    Es gibt nicht nur Siemens auf der Welt...

    Nicht's für ungut,

    Schönen Abend.

  7. #17
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    Performance
    40 Achsen mit je 20 E/A Bytes
    50 E/A Stationen mit insgesamt 560 lokalbus Teilnehmer
    2000 Digitale und 200 Analoge I/O 500m Buslänge
    Ethercat 276 microsek.
    Profinet IRT 768 microsek.
    Powerlink v2 2368 microsek.

    Bezüglich einbindung andere Bussysteme zielte ich eigentlich auf Powerlink !

    Das Ethernet Redundanzkonzept ist leider ein sehr altes Konzept
    (grosse Einschränkung)

    Diese Redundanz ist eine, die man seit ca 15 Jahren bei Feldbussystemen anwendet, und meiner Meinung nicht wirklich zeitgemäß ist.

    Redundanz über den Master
    Vom Master ausgehend gibt es zwei Ethernetabgänge die je nach
    unterbrochene Seite im Ring !! über die jeweilige Seite weiter kommunizeren (Habe schon besseres gesehen)

    Doch letztendlich bleibt es technisch ein Ring und ermöglicht nicht wirklich
    freie Topologien mit beliebiger anzahl an Redunanten Sub-Ringen

    Wie sieht es denn aus mit mehreren Controller im selben IO-Netz
    Bei Profinet ist das kein Problem, das mehere Controller im selben Netz
    direkt auf verschiedene IO-Stationen zugreifen
    Es ist kein Single-Master-Slave Konzept
    Es ist sogar möglich innerhalb einer IO-Station verschiedenen Controller
    die IO's zuzuordnen.

    Aber jeder Hersteller hat Vor und Nachteile

    Trotzdem muss man sagen das Ethercat ansich eine tolle Sache ist
    EtherCat ist unbestritten der schnellste INTERBUS dem man je realisierte
    Mich wundert es trotzdem das Phoenix Contact auf eine Patent-Klage verzichtet hat.

    ------------------------------------------------------------------
    Information:

    Powerlink:
    Das Echtzeitverhalten vom klassischen Ethernet wird durch das stochastische Zugangsverfahren CSMA/CD eingeschränkt. Mit EtherCAT und Ethernet-Powerlink werden diese Einschränkungen unter Beibehaltung des Ethernet-Konzeptes umgangen. Da Echtzeit-Ethernet für die Automation und Produktion besonders wichtig sind, sind auch hier die Einsatzgebiete von Ethernet-Powerlink (EPL) zu sehen. Ethernet-Powerlink ist ein Layer-2-Protokoll nach IEEE 802.3u, das deterministischen Echtzeit-Datenaustausch über Fast-Ethernet ermöglicht. Es basiert
    auf einer Hub-Struktur und nutztdas Ethernet-Frame und auch die Komponenten von Fast-Ethernet. Wie andere Feldbusse auch kann Ethernet-Powerlink von der Sensor-Aktor-Ebene, der so
    genannten Feldebene, bis hin zur Leitebene eingesetzt werden. Die einzelnen Komponenten sind über IP-Adressen über alle Ebenen hinweg, unternehmensweit und über das Internet ansprechbar.
    Ethernet-Powerlink arbeitet im Master-Slave-Betrieb mit einem isochronen
    Zeitschlitzverfahren und unterstützt den Datentransport mittels IP-, UDP- und TCPProtokoll. Dieses einfache Zugangsverfahren, das Slot Communication Network Management (SCNM), bildet die Grundlage für den Determinismus. Dabei verteilt die Managing Node (MN), die die Funktion des Managers innehat, die Zugangsberechtigung der Teilnehmer auf das Medium. Sie verhindert Kollisionen und gibt den Zeittakt für die Synchronisation aller Teilnehmer vor. Die Geräte, die im EPLKonzept
    als Controlled Node (CN) bezeichnet werden, senden nur dann, wenn sie
    vom Manager dazu aufgefordert werden. Das EPL-Protokoll ist ein deterministisches Zugangsverfahren, das in einem
    abgegrenzten Netzwerk-Segment, der Realtime-Domain, abläuft. Der zeitkristische Datenverkehr erfolgt im sogenannten Protected Mode. In dieser Betriebsart können Zykluszeiten von 1 ms bei über 30 Stationen und 46 Byte Nutzdaten realisiert werden. Der weniger zeitkrische Datenverkehr wird nicht in dieser Netzwerk-Domäne abgewickelt und belastet dadurch auch nicht das Realtime-Segment. An die Realtime-Domäne können bis zu 240 Stationen angeschlossen werden. Die Frame-Länge der EPL-Telegramme kann bis zu 1.500 Byte betragen, die Zykluszeiten liegen bei Telegrammen in Standardlänge bei etwa 100 Mikrosekunden.
    Von der Topologie her sind für EPL alle Varianten denkbar, außerdem kann ein solches Netzwerk mit Hubs und Routern erweitert und an andere IP-Netze angebunden werden. In der Anwendungsschicht setzt Ethernet-Powerlink auf CANopen. Die Aktivitäten von Ethernet-Powerlink werden von der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) vorangetrieben.
    Das EPL-Protokoll ist ein deterministisches Zugangsverfahren für Ethernet-
    Powerlink (EPL). Da Ethernet-Powerlink in Automatisierungs-,
    Produktions- und Fertigungsumgebungen eingesetzt wird, fallen
    zeitkritische Daten an, die mit definerter Vorhersagbarkeit
    übertragen werden müssen. Zu diesem Zweck arbeitet Ethernet-
    EPL-Protokoll EPL protocol Struktur des Ethernet-Powerlink
    Zykluszeit von Ethernet- Powerlink in Abhängigkeit
    von der Stationszahl Powerlink mit einen abgegrenzten Realtime-Domäne, einem speziellen Netzwerk-Segment über das der der zeitkrische Datenverkehr abgewickelt wird. An ein solches Realtime-Segment können bis zu 240 Controlled Node (CN), das ist die Bezeichnung
    für die Stationen, angeschlossen werden. Das EPL-Protokoll ist ein zyklisches Zugangsverfahren, das sicherstellt, dass alle
    Controlled Nodes mit einer zeitlichen Verzögerung von unter einer Mikrosekunde zueinander synchronisiert sind.
    Beim EPL-Protokoll sendet die Managing Node einen Startzyklus (SoC) als Broadcast über die Realtime-Domäne und überprüft damit das Zeitverhalten. Dieser Startzyklus kennzeichnet den Beginn der streng deterministischen Zyklusperiode, bei dem der Managing Node im Unicast an alle Controlled Nodes einen Sendeaufruf sendet, die dann mit einer entsprechenden Response-Nachricht ihre Sendebereitschaft
    dokumentieren. Da das Poll-Response im Multicast gesendet wird, empfangen es alle Controlled Nodes und können ihren Sendewunsch zurückstellen. Die Übertragung der zeitkritischen Daten erfolgt isochron in Zeitfenstern. Jeder Station wird dabei ein Zeitfenster zugeordnet. Während dieser Periode können die Knoten IPTelegramme,
    das sind die aus der Datenkommunikation bekannten Datagramme, in
    dem der Station zugeordneten Zeitfenster senden. Einzelne Zeitfenster können im Multiplex mehreren Stationen zugeordnet werden.
    Der isochronen Übertragung folgt ein Zeitfenster für asynchrone Daten. Dies sind zeitunkritische Diagnose- und Messdaten. In einem Übertragungszyklus wird jeweils nur ein Zeitfenster für asynchrone Daten einer einzelnen Station zugeordnet. Die Zuordnung der Zeitfenster übernimmt die Managing Node, die die Anfragen der einzelnen Stationen nach Prioritäten gliedert. Für sicherheitskritische Anwendungen gibt es die Protokollversion EPLsafety. Die Safety-Lösung wurde aber von KW-Software entwickelt

    Ethercat
    Die Verkürzung der Durchlaufzeiten wird beim EtherCAT-Protokoll dadurch erreicht,dass die Telegramme, das sind die aus der Datenkommunikation bekannten Datagramme, nach dem Empfang nicht mehr interpretiert und kopiert werden, sondern “On-the-Fly” verarbeitet werden; also quasi im Vorbeifliegen. Dabei werden die UDP-Telegramme, die an eine so genannte Fieldbus Memory Management Unit (FMMU) adressiert sind, von dieser gelesen, während das Telegramm zur nächsten Station oder Steuergerät weitergeleitet wird. Auf ähnliche Weise werden Eingangsdaten eingefügt während das Telegramm die Station passiert. Dadurch liegen die Verzögerungszeiten der Datentelegramme bei wenigen Nanosekunden (ns).
    EtherCAT arbeitet im Master-Slave-Betrieb; masterseitig kommen in der EtherCATTopologie kommerziell verfügbare Netzwerkkarten (NIC) oder On-Board-Controller zum Einsatz. Durch die FMMUs in den Slave-Knoten und den direkten Speicherzugriff (DMA) über die Netzwerkkarten, ist der komplette Prozess hardware-orientiert und unabhängig von Laufzeiten durch Protokollstacks, von CPU-Performance oder Software-Implementierungen. So beträgt die Aktualisierungszeit von 1.000 verteilten I/Os nur 30 Mikrosekunden. Innerhalb eines Ethernet-Telegramms können bis zu 1.486 Byte an Prozessdaten übertragen werden und das in einer Datentransferzeit von 300 Mikrosekunden. Voraussetzung für diese kurzen Transferraten ist eine exakte Synchronisation der verteilten Prozesse. Diese wird durch die genaue Ausrichtung des verteilten
    Taktsignals erreicht, wie es im Standard IEEE 1588 beschrieben ist.
    Von der Funktion her ist EtherCAT vergleichbar einem einzelnen großen Ethernet-Teilnehmer, der Ethernet-Datagramme, in Feldbussen auch als Telegramme bezeichnet, sendet und empfängt. Ein solcher Ethernet-Teilnehmer besteht aus vielen EtherCAT-Slaves, die die Telegramme während des Durchflusses bearbeiten indem sie für den jeweiligen Slave bestimmte Nutzdaten aus dem EtherCAT-Frame herausnehmen oder einfügen und gleichzeitig das Datagramm an die folgende Station
    weiterleiten. Die Slaves können untereinander direkt, im Multicast und im Broadcast kommunizieren. Das EtherCAT-Protokoll verwendet Ethernet-Telegramme, das sind die aus Ethernet bekannten Ethernet-Frames, und hängt an dieses einen zwei Byte langen EtherCATHeader. Ein EtherCAT-Telegramm kann mehrere EtherCAT-Kommandos für verschiedene Slaves und deren direkt adressierbare Speicherbereiche enthalten. Die
    Größe des Direct Memory Access (DMA) beträgt 64 KB. Der EtherCAT-Datenrahmen besteht aus dem Ethernet-Frame, gefolgt von einem 2
    Byte großen EtherCAT-Frame, dem Nutzdatenbereiche mit den EtherCAT-Kommandos folgen. Abgeschlossen wird der EtherCAT-Datenrahmen durch ein 4 Byte langes Datenfeld für die zyklische Blockprüfung (CRC).
    Erfolgt die Kommunikation über das UDP-Protokoll und IP-Protokoll, dann folgt dem Ethernet-Header zuerst der IP-Header, dann der UDP-Header und danach der EtherCAT-Header. EtherCAT, ein Feldbus-Konzept für die Automation und Produktion, kann in verschiedenen Topologien realisiert werden. Prinzipiell sind alle Ethernet-Topologien möglich, einschließlich der Sterntopologie des Ethernet-Switching. Ebenso kann EtherCAT auch in Bus- und Linientopologien, wie sie von anderen Feldbussen her
    bekannt ist, aufgebaut werden. Als Übertragungsmedien stehen die bekannten Ethernet-Übertragungsmedien wie TP-Kabel, Lichtwellenleiter und Plastikfasern zur Verfügung.
    Zitieren Zitieren EtherNet der bessere Feldbuss ?  

  8. #18
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    Danke für die professionelle Information !

    So wie sich das darstellt, hat nun eben jedes System seine Vor- und Nachteile. Wichtig glaube ich ist, das für den jeweiligen Fall richtige System einzusetzen, und hi und da über den Tellerrand zu schauen!

    Schade eigentlich ist, daß sich jetzt wieder so viele eigene Ethernet Bussysteme entwickeln, ähnlich wie es bei den "alten" Feldbussen" der Fall war. Und dies war eigentlich nicht das Ziel für die neue IEC-Norm! Ausser beim Physical Layer ist da gar nichts kompatibel.

    Also beten wir wieder das brav nach, was uns andere vorbeten, ist halt wie bei der Religion.

    Schönen Tag noch !!

  9. #19
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    Die infos sind sehr interessant. Das EtherCAT auf Interbus Technik basiert war mir neu.
    Geändert von zotos (15.03.2007 um 08:24 Uhr)
    If you open your Mind too much, your Brain will fall out.

  10. #20
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    @ peewit:
    Für mich klingt es so, als würdest du ne Hetze gegen EtherCAT starten.
    Die Problemstellung im Thread lautete so:

    Zitat Zitat von FG-HH
    Wir wollen die Steuerung inkl. Bussystem für eine "normal Maschinensteuerung" einsetzen. Kritischster Punkt in der Anwendung ist, an bis zu 60 Analogdatenpunkten (16Bit Messwerte) in einem 0,05 msek. Raster aufzuzeichnen und auszuwerten (0,05 msek Raster stimmt!).
    Frage ist:
    - Welches Bussystem (EPL, Profinet, EtherCat) ist dafür besser oder überhaupt geeignet?
    - Lässt sich die daraus resultierende Datenflut auf einer zentralen CPU bewältigen?
    Diese Aufgabe kann EtherCAT prinzipiell bewältigen.

    Zitat Zitat von peewit Beitrag anzeigen
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    Das verschiedene Kommunikationsprinizipien der Bus-Systeme sich ähneln, kommt nunmal vor. Das Zeitscheibenverfahren ist ja auch nicht neu.
    Deine letztere Aussage zeigt, dass du das EtherCAT-Prinzip noch nicht verstanden hast. Phoenix kann nicht klagen, weil EtherCAT nichts mit Interbus zu tun hat. In einigen Publikationen wird zwar davon gesprochen, dass es dem Interbus ähnelt, aber mehr auch nicht. Im Gegensatz zu Interbus werden die Daten nicht durch den Bus bis zum Master zurück "geschoben", sondern von Teilnehmer zu Teilnehmer "weitergeleitet" und von diesen ausgewertet, incl. Adressierung, die es beim Interbus so nicht gibt. Der letzte ETC-Slave erkennt, dass nichts mehr folgt und sendet das Telegramm zum Master zurück. Deswegen ist EtherCAT auch hot-Pluggin-fähig, Interbus meines Wissens nach nicht.

    Zitat Zitat von peewit Beitrag anzeigen
    (...)
    Diese Redundanz ist eine, die man seit ca 15 Jahren bei Feldbussystemen anwendet, und meiner Meinung nicht wirklich zeitgemäß ist.

    Redundanz über den Master
    Vom Master ausgehend gibt es zwei Ethernetabgänge die je nach
    unterbrochene Seite im Ring !! über die jeweilige Seite weiter kommunizeren (Habe schon besseres gesehen)

    Doch letztendlich bleibt es technisch ein Ring und ermöglicht nicht wirklich
    freie Topologien mit beliebiger anzahl an Redunanten Sub-Ringen
    (...)
    Was sind denn deine zeitgemäßen Vorstellungen von Redundanz ?

    Und nun nochmal zu deiner Aussage, dass jedes Bussystem seine Vor- und Nachteile hat:
    Wenn du dir mal den Kundenstamm von Beckhoff ansiehst, wirste bemerken, dass es zu bestimmt 90% der Maschinenbau ist. In einer Maschine kommen im Gegensatz zur Prozessindustrie und Leittechnik eher selten verteilte Controller zum Einsatz in der Form, dass sie im Sub-Millisekundenbereich miteinander kommunizieren müssten. EtherCAT ist von Design her optimal auf die schnelle I/O- und Antriebstechnik ausgelegt. Als Redundanzkonzept in einer "normalen" Maschine kann eine Ring-Struktur zudem durchaus sinnvoll sein.

    EtherCAT kannste auch nicht mit dem ProfiNet-Konzept vergleichen. Das ist für die Prozessindustrie ausgelegt und eben nicht für schnelle Maschinensteuerungen.
    Generell finde ich hinkt der reine Vergleich der Datenblätter.

    Hör doch bitte auf, gegen EterhCAT zu pöbeln. So kommt es nämlich rüber.

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