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Netzwerke Industrielle Automation benötigt echtzeitbasierte Kommunikation

| Autor / Redakteur: Reinhold Schäfer / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Ethernetbasierte Kommunikation ist aus industriellen Anwendungen kaum noch wegzudenken. Weil für verschiedene Anwendungsprogramme häufig Windows verwendet wird, ist eine zeitkritische Datenverarbeitung nicht möglich. Doch nun gibt es dafür eine Lösung.

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Bild 1: Mit einer Echtzeit-Ethernet-Umgebung können industrielle Kommunika tionsaufgaben über alle ethernetbasierten Protokolle in Echtzeit realisiert werden. Bild: Kithara
Bild 1: Mit einer Echtzeit-Ethernet-Umgebung können industrielle Kommunika tionsaufgaben über alle ethernetbasierten Protokolle in Echtzeit realisiert werden. Bild: Kithara
( Archiv: Vogel Business Media )

Ethernetbasierte Kommunikation beherrscht viele industrielle Anwendungen – die Standardfunktionen der Betriebssysteme können jedoch nicht mehr mithalten, echtzeitfähige Mechanismen sind gefordert. Mit einer Echtzeit-Ethernet-Umgebung (Bild 1) können industrielle Kommunikationsaufgaben über alle ethernetbasierten Protokolle in Echtzeit realisiert werden, einschließlich IP, also Transmission Control Protocol (TCP) und User Datagram Protocol (UDP).

Datenkommunikation erfolgt über Fast-Ethernet-Karten

Kithara Software aus Berlin ist auf Windows spezialisiert. Die Echtzeiterweiterung „Realtime Suite“ enthält neben genauen Timern mit Multitasking auch Funktionen, um über Ethernet-Controller in Echtzeit kommunizieren zu können. Die Datenkommunikation erfolgt über Fast-Ethernet-Karten sowie Netzwerkkarten mit Gigabit-Ethernet-Controllern von Intel (Bild 1) und Realtek.

Damit ist eine schnelle Messwerterfassung oder industrielle Bildverarbeitung, zum Beispiel mit Gig-E Vision, möglich. Mit den Socket-Funktionen stehen nach Angaben des Unternehmens auch TCP und UDP mit Echtzeiteigenschaften zur Verfügung.

Langsame Original-Windows-Treiber werden umgangen

Um die Echtzeitfähigkeit zu erreichen, werden die langsamen Original-Windows-Treiber umgangen und die Netzwerk-Controller direkt angesteuert. Dadurch steht nach Aussage von Kithara die gesamte Bandbreite der Verbindung zur Verfügung und die sofortige Reaktion auf eintreffende Datenpakete erfolgt in Echtzeit.

Anders als sonst oftmals in Betriebssystemen üblich, werden bei dieser Implementierung in der Regel jegliche Kopieroperationen vermieden. Sowohl beim Senden als auch beim Empfang greift der Netzwerk-Controller direkt auf den Speicher zu, den der Anwender bereitstellt. Auf diese Weise erreiche man höchstmögliche Übertragungsraten und kürzeste Reaktionszeiten. Zudem würden Funktionen für CRC-(Cyclic-Redundancy-Check-)Berechnung und Byteorder-Wandlung bereitgestellt.

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