Balluff Ethernet/IP BTL7-V50D Series, Configuration Manual

Page: 8 / 70

8 deutsch
3.3 Nachrichtenverbindungen
In einem CIP-Netzwerk gibt es entweder explizite oder
implizite Nachrichtenverbindungen. Explizite Nachrichten
haben ein festes Format, in dem Zugriffsart, Objektnum-
mer, Instanznummer, Attributnummer und gegebenenfalls
der Wert übertragen werden. Bei EtherNet/IP werden expli-
zierte Nachrichten in TCP-Frames eingebettet. Sie werden
mit einem festen Format beantwortet. Explizite Nachrichten
werden mit niederer Priorität asynchron übertragen und
bearbeitet.
ControlNet, DeviceNet und EtherNet/IP verwenden das
gleiche Applikationsmodell. Deshalb kann man für
EtherNet/IP auch die etablierten Konfigurationstools ver-
wenden.
Applikationsspezifische und meist zyklische I/O-Daten
werden über implizite Nachrichtenverbindungen übertra-
gen. Die Bedeutung der Daten wird nicht mit übertragen,
sondern durch den Aufbau der Verbindung
implizit
festge-
legt. Der Empfänger muss wissen, wie er diese Daten zu
interpretieren hat.
Implizite Daten werden wegen des kompakteren Formats
per UDP versendet. Implizite Verbindungen werden nach
dem Producer/Consumer-Modell betrieben. Das produzie-
rende Gerät (Producer) sendet seine Daten nur einmal,
unabhängig von der Anzahl der Empfänger (Consumer).
Alle interessierten Geräte empfangen dieselben Daten. Die
produzierten Daten werden durch die IP-Multicast-Adresse
und die CIP-Verbindungs-ID identifiziert.
Echtzeitfähigkeit
Standard Ethernet ist grundsätzlich ein nicht-deterministi-
sches Übertragungssystem. Je nach Busauslastung kann
es sein, dass Nachrichten verschiedener Geräte kollidieren
und deshalb nicht pünktlich oder teilweise gar nicht gesen-
det werden. Durch die Verwendung von Switches lassen
sich Netzwerke in kleine Segmente unterteilen. Verbunden
mit hohen Übertragungsraten und Priorisierung von Nach-
richten werden damit Kollisionen unwahrscheinlicher.
Für die Determinismus-Strategie von EtherNet/IP braucht
die Netzwerk-Infrastruktur nicht mehr streng determinis-
tisch zu sein. Die für die Echtzeit-Steuerung der jeweiligen
Anwendung erforderliche Zeitinformationen wird in den
Endgeräten separat zur Verfügung gestellt.
EtherNet/IP erreicht typischerweise eine weiche Echtzeit
mit Zykluszeiten um die 10 Millisekunden. Durch CIP Sync
und CIP Motion und die präzise Synchronisation der
Teilnehmer durch verteilte Uhren (entsprechend der IEEE-
Norm 1588) werden ausreichend kleine Zykluszeiten und
Jitter unter 200 ns zur Ansteuerung von Servomotoren
erreicht.
Das Routing von Nachrichten kann fest vorgegeben wer-
den, so das ein CIP-Ethernetpaket einen ganz bestimmten
Weg folgen kann. Damit können Performance- und Echt-
zeitanforderungen durch geeignete Netzwerktopologien
unterstützt werden.
EtherNet/IP kann jeden für die Gerätevernetzung wesentli-
chen Kommunikationsmechanismus unterstützen – vom
zyklischen Polling über zeit- oder ereignisgesteuerte Auslö-
sung bis zu Multicast- oder einfachen Punkt-zu-Punkt-
Verbindungen.
Mit den Standarderweiterungen CIP Sync und CIP Savety
wird den funktionalen Einschränkungen bezüglich Echtzeit-
fähigkeit (Jitter-Toleranzen) und der Sicherheitsfunktionen
entgegengetreten. Auch bei diesen Erweiterungen können
Standard Ethernet-Netzwerkkomponenten verwendet
werden.
3.4 CIP Sync
CIP Sync ist eine Protokollerweiterung, das verteilte Uhren
in einem Netzwerk synchronisiert.
Basis ist eine Master-Uhr. Diese kann entweder eine Uhr in
einem lokalen Netzwerk oder auch eine globale Zeitbasis
wie GPS sein, mit der global weit verzweigte Netze mit
einer Genauigkeit im Nanosekundenbereich synchronisiert
werden können. Der Zeitversatz zwischen Kommunikati-
onspartnern wird ermittelt und berücksichtigt. Die Daten
werden mit einem genauen Zeitstempel versehen.
Zur Positionserfassung wird der Messzeitpunkt getriggert.
Die für Auswertung und Übertragung der Messwerte
benötigte Zeit kann dank des Zeitstempels der Messung
im Nachhinein kompensiert werden. Mit geeigneten
Switches (IEEE 588-2008 kompatibel) und Steuerungen
können Genauigkeiten von unter 10 μs erreicht werden.
Allerdings kann damit keine harte Echtzeit im Mikrosekun-
denbereich mit absoluter Garantie der Synchronisation
umgesetzt werden.
3
EtherNet/IP und CIP-Grundlagen (Fortsetzung)
BTL7-V50D-…
Konfigurationshandbuch