Kurze Time-to-market mit einbaufertigen Busknoten

Durch die Verfügbarkeit der Busmodule für alle relevanten Feldbus- oder Ethernet-Systeme und die Möglichkeit, alle Anpassungen über ein Skript durchzuführen, kann Schlegel innerhalb von drei Tagen eine Lösung entwickeln und nach vier bis sechs Wochen einen Prototyp der beauftragten Tableaus präsentieren. Neben Bediengeräten, Meldeleuchten und Reihenklemmen gehören auch Folien- und Kurzhubtastaturen, Gehäuse, Endschalter, Bedientableaus und Funktionsbausteine zum Angebotsspektrum. Die Produkte finden insbesondere in Werkzeugmaschinen, Prüfständen, in Armaturentafeln für Aufzüge sowie in Schiffen und Spezialfahrzeugen Anwendung.

Kundenspezifische Bedieneinheiten

Die vielfältigen Einsatzbereiche und Verwendungszwecke stellen an die Bedienpanels unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Formfaktoren, den integrierten Befehlsgeräten und den Schnittstellen zum Anschluss an Steuerungen. Durch die weitreichende Modularisierung der Bedienlösungen können schon in kleinen Stückzahlen anwendungsspezifisch konfektionierte Tableaus mit individueller Bestückung und Gestaltung angeboten werden, die sich gut in die Zielumgebung einfügen. So besteht die Möglichkeit, nicht nur bei Material, Form und Größe der Bedienung zu wählen, sondern die Geräte lassen sich auch im eigenen Unternehmensdesign beschriften und gravieren. Ebenso können aus dem umfangreichen Produktprogramm die Befehlsgeräte passend zur äußeren Gestaltung gewählt werden. Zudem werden die Bedientableaus je nach Bedarf mit normalen Kontaktelementen oder mit Feldbusmodulen ausgestattet.

Feldbusfähige Bedienlösungen

Feldbusfähige Bedienlösungen werden vor allem dort eingesetzt, wo eine größere Anzahl von Befehls- und Meldegeräten mit möglichst geringem Verkabelungsaufwand angeschlossen werden soll. Schlegel bietet seine modularen Bedienpanels oder Tastenfelder für alle relevanten Feldbusse und Industrial-Ethernet-Standards an. Dazu zählen CANopen, DeviceNet, Profibus, ASI und MPI oder auch LonWorks. Zum Anschluss an Ethernet-Systeme sind die Produkte mit Schnittstellen für Profinet I/O, EtherCAT, Powerlink Ethernet IP oder Ethernet 100MB ausgestattet. Die Busanbindung wird in einem Aufbau aus zwei Komponenten realisiert: Hinter der Frontplatte, in die die Befehlsgeräte montiert sind, liegt die Trägerkarte, die dem kundenspezifischen Entwurf für die Gesamtlösung angepasst wird. Die Trägerkarte ist mit den Kontaktgebern für die Befehlsgeräte und den physikalischen Schnittstellen für das gewünschte Bussystem bestückt. Auf Wunsch erweitert der Hersteller die Platinen auch um I/O-Schnittstellen, so dass sich am Einsatzort befindliche Sensoren gleich über das Bediengerät mit dem Bus beziehungsweise der Steuerung verbinden lassen. Zudem nimmt die Trägerkarte über einen Sockel das jeweilige Busmodul auf, das den gesamten Datenverkehr zwischen Bediengerät und der Steuerung über das Protokoll des verwendeten Feldbusses oder Ethernet-Systems organisiert. Für diese Busmodule werden die einbaufertigen Busknoten der Serie Unigate-IC von Deutschmann Automation verwendet.

Wirtschaftliche Vorteile

In erster Linie ist Schlegel ein Hersteller von Befehlsgeräten, Klemmen und Meldeleuchten. Die Entwicklung von Feldbus-Komponenten ist ein eigenes Gebiet, das spezifisches Know-how erfordert und einen nicht zu unterschätzenden Zusatzaufwand für Wartung, Dokumentation und Zertifizierungen mit sich bringt. Daher war es naheliegend und wirtschaftlich sinnvoll, für die Busmodule auf die Erfahrung und das Wissen eines externen Spezialisten zu setzen.

Durch die Verwendung von Unigate-IC-Schnittstellen wird der kostentreibende Aufwand für eigene Entwicklungen eingespart. Gerade bei kleineren und bei Bedien-Lösungen ist dies vernünftiger als eine Eigenentwicklung. In kürzester Zeit ist ein ausgereiftes Produkt zu einem guten Preis lieferbar. Mit den Unigate-ICs kann bereits drei Tage nach Auftragseingang der Entwurf für einen Prototypen der Bedienlösung präsentiert werden. Ein weiterer Vorteil dieser Kooperation liegt darin, dass sich bei Schlegel niemand dezidiert um die Pflege und Softwareaktualisierung der Busmodule kümmern muss. Da die ICs laufend den aktuellen Bus-spezifischen Anforderungen und Standards angepasst werden, bleiben die Lösungen immer auf dem aktuellen Stand der Technik.

Unigate-ICs sind komplette, einbaufertige Busknoten, die im 32-DIL-Gehäuse auf einer Fläche von nur 45 x 25 mm² Microcontroller, Flash, RAM und Bus-Controller vereinen. Die einbaufertigen Interfaces im Miniaturformat entlasten den Mikroprozessor der Applikation vollständig von der busseitigen Kommunikation. Die Anbindung des ICs an den Host-Prozessor erfolgt über eine UART-Schnittstelle. Die Busknoten dieser IC-Serie werden für ein breites Spektrum industriell verwendeter Protokolle entwickelt. Nicht nur alle gängigen Industrial-Ethernet-Varianten und Feldbusse werden abgedeckt, sondern auch Gebäudeautomations-Systeme wie LonWorks und BACnet/IP. Für RS-basierende Protokolle wie zum Beispiel Modbus RTU und Modbus ASCII gibt es die IC-Varianten mit RS232- oder RS485-Schnittstelle.

Flexible Multi-Protokoll-Lösung

Da die Hardware- und Softwareschnittstellen dieser ICs standardisiert und funktional gleich sind, lassen sich unterschiedliche Varianten ohne Änderungen der Geräteelektronik einsetzen. Der standardisierte Aufbau der Interfaces erfordert von den Geräteherstellern lediglich die Integration der Adapterplatine, die mit dem Stecksockel zur Aufnahme des ICs ausgestattet ist, oder die direkte Implementierung des Sockels auf der Geräteplatine. Somit kann Schlegel beispielsweise auf Basis eines Trägerplattendesigns die einmal erstellte Bedienlösung für unterschiedliche Protokollvarianten anbieten und zum Beispiele eine Trägerplatte mit Ethernet-Anschlüssen nur durch Austausch der bereitstehenden IC-Busmodule an verschiedene Ethernet-Standards anpassen.

Protokoll-Anpassung per Skript

Die Entscheidung fiel aus verschiedenen Gründen auf die Unigate-ICs. Ausschlaggebend war letztendlich, dass sie sich per Skript sehr einfach an das Protokoll des jeweiligen Gerätes anpassen lassen. Auf diese Weise waren keine aufwändigen Änderungen an der Firmware erforderlich. Mit der übersichtlichen, an C++ angelehnten Skriptsprache, zu dessen einfacher Programmierung das kostenlose Windows-Tool „Protocol Developer“ angeboten wird, lassen sich darüber hinaus auch komplexe Applikationen nachbilden, Daten zwischenspeichern und praktisch beliebig weiterverarbeiten. Bei Bedarf können kundenspezifische Befehle integriert werden; entsprechende Skriptbefehle können Aktionen mit zeitlichen und ereignisbasierten Auslösern verknüpfen sowie alle Daten und Zustände im Bus darstellen. Da der kompilierte Code nur eine geringe Datenmenge umfasst und der Skriptspeicher der ICs sehr groß ist, sind auch recht umfangreiche Skripte möglich. Für das schnelle Debugging auch großer Skripte hält der Protocol Developer zahlreiche Funktionen bereit, wie zum Beispiel Breakpoint, Single-Step, Anzeige der Variablen und deren Werte oder Fehleranzeigen. Und durch die standardisierten Hardware-Schnittstellen lässt sich das einmal erstellte Skript praktisch ohne Änderungen auch für die anderen Feldbus- und Ethernet-basierenden Varianten der Unigate-IC-Serie verwenden.

(ah)