Mitsubishi-Electric unterstützt CC-Link-IE

30. November 2007, 11:06 Uhr | Björn Graunitz, elektroniknet.de

Mitsubishi-Electric unterstützt ab sofort das Hochgeschwindigkeits-Netzwerk CC-Link-IE (Control and Communikation Link Indutstrial Ethernet) für die industrielle Kommunikation über Industrial-Ethernet.

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Das auf dem Standard-Ethernet aufgebaute Kommunikations-Protokoll gewährleistet neben einer deterministischen und redundanten Datenübertragung weitere Vorteile für die Industrie. CC-Link-IE ist ein durchgängig integriertes Gigabit-Ethernet-Netzwerk für die Industrie-Automation, das als offener Standard angeboten wird. Das optische Industrienetzwerk ermöglicht einen sicheren Datenaustausch zwischen Steuerungen über Ethernet. Die Datenübertragungs-Geschwindigkeit von 1 GBit/s gewährleistet Echtzeit-Kommunikation und eine Bandbreiten-Reserve für zukünftige Anforderungen.

Die Gigabit-Ethernet-Technologie ist redundant aufgebaut und verbindet alle Teilnehmer über robuste Lichtwellenleitertechnik. Durch die Doppelring-Topologie bleiben lokale Netzstörungen, wie ein Kabelbruch, ohne Folgen. Zusätzlich überwacht eine integrierte Diagnose sämtliche Netz-Funktionen und unterstützt Fehler-Lokalisierung und –Behebung. Bis zu 120 Stationen lassen sich in ein Netzwerk einbinden und bis zu 239 Netzwerk-Segmente miteinander verknüpfen. Die maximale Kabellänge zwischen den Stationen beträgt 550 m.

Zur Einführung von CC-Link-IE bietet Mitsubishi-Electric zunächst die Basis-Komponenten für die Gigabit-Technologie an, ein Netzwerkmodul für die Automatisierungs-Plattform MELSEC-System-Q und eine Schnittstellen-Karte für PCs.

Die CC-Link-Partner-Association (CLPA) ist eine internationale Organisation mit mehr als 900 Mitgliedsunternehmen. CC-Link ist das in Asien führende industrielle Feldbus-Protokoll und findet auch in Europa und Amerika immer größere Verbreitung.

Wenn Hersteller ihre Produkte von drahtgebundenem auf drahtlosen USB umstellen wollen, treffen sie auf neue Herausforderungen, verursacht durch ein radikal geändertes Kommunikationsprotokoll und unterschiedliches Strom-Management. Mit geeigneten Protokollanalysatoren kann man eventuelle Probleme aber in den Griff bekommen.

Es ist klar, dass das zertifizierte Wireless USB (WUSB) nach dem Standard USB-IF Version 1.0 dem späteren Nutzer Pluspunkte bringen muss, um eine akzeptierte Schnittstelle zu werden, insbesondere angesichts der Konkurrenz durch Bluetooth und WLAN. Auf der technischen Seite bietet drahtloses USB hohe Datenraten und eine überlegene Technik zur Senkung des Stromverbrauchs und ist damit gegenüber anderen "stromfressenderen" Schnittstellen-Technologien im Vorteil.

Nach Einschätzung der meisten Experten sind aber die zwei Kriterien, nach denen Endkunden die Schnittstelle beurteilen werden (bewusst oder unbewusst), ihre eigenen Erfahrungen mit ihr und das allgemeine Betriebsverhalten. Die ideale Erfahrung wäre, dass die Geräte sofort und fehlerfrei funktionieren -- ohne Konfiguration oder Ärger mit Kabeln. Eine positive Einschätzung des allgemeinen Betriebsverhaltens würde vor allem abhängen von einer hohen Transfergeschwindigkeit bei niedriger Fehlerrate, der Fähigkeit, das Gerät innerhalb einer vernünftigen Entfernung unabhängig von der Geräteposition oder Raumeinrichtung ansprechen zu können, und einer langen Lebensdauer der Batterie.

Und als wäre das alles noch nicht genug, müssen die Hersteller auch noch schnell handeln, um möglichst bald auf dem Markt zu sein. Obwohl zunächst Adapter von drahtgebundenem auf drahtloses USB erwartet werden, ist mit den ersten Geräten für Endkunden mit integriertem WUSB schon Ende 2006 zu rechnen.

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Bild 1. Periodische Micro-Scheduled-Management-Command-Pakete. Oben sieht man dunkelrot die MMCs. In diesem Beispiel werden diese alle 512 µs geschickt.

Die erste Datenübertragung ist der "Enumeration" im klassischen USB ähnlich. Der Host fordert die Deskriptoren des Gerätes an, um dessen Fähigkeiten herauszufinden und lädt dann die passenden Treiber. WUSB wurde so entwickelt, dass es die gleichen Treiber wie USB 2.0 ohne Änderung verwenden kann.

Bild 5 zeigt die Übertragungen im Protokoll für die Stromverwaltung für zwei Geräte. Die horizontale Achse ist die Zeitlinie. MMC 1 enthält drei CTAs. Das erste CTA legt einen DR von Gerät 2 fest. Das zweite CTA beschreibt einen DNTS, der von keinem Gerät genutzt wird. Das letzte CTA legt ein DT von Gerät 1 fest.

Jedes Gerät verarbeitet seine CTA und schaltet seinen Funk so an, wie ihm mitgeteilt wurde. Die daraus entstehenden Änderungen des Zustands sind in den entsprechenden Zustandsbalken angegeben. Beide Geräte müssen ihren Funk anstellen, um das nächste MMC (2) zu empfangen.

Wenn man den ganzen Prozess betrachtet, kann man sehen, dass ein Gerät nur "aufwacht", wenn MMC-Pakete übertragen werden oder wenn einem Gerät ein DT oder DR zugeteilt wurde. Die restliche Zeit ist der Funk aus. Somit wird der durchschnittliche Stromverbrauch des Geräts gesenkt und Strom gespart.

Wie zu sehen ist, sind die Vorzüge von Wireless USB das Ergebnis einer deutlich höheren Komplexität als bei drahtgebundenem USB. Die Entwicklung von derartig ausgerüsteten Produkten fordert also ein robustes und fehlerfreies WUSB-Verhalten schon in den ersten Produkten. Protokollanalysatoren wie der hier beispielhaft herangezogene von Ellisys (Vertrieb: www.ahlersedv.de) können in diesem Zusammenhang den Umstieg auf WUSB erleichtern, indem sie automatisch Fehler schon in der ersten Prototyp-Phase erkennen und anzeigen und decodierende High-Level-Anzeigen zur Verfügung stellen.

Nach Unterlagen von Ahlers EDV/Wolfgang Hascher, Elektronik

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Bild 5. Protokollverkehr zum Strom-Management. Wie an den Zustandsbalken von Gerät 1 und 2 zu sehen ist, wird der Funk nur manchmal eingeschaltet, um den durchschnittlichen Stromverbrauch zu senken und so die Batterielebensdauer zu verlängern.

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