PROFINET Controller-Implementierung mit flexiblen FPGA-Möglichkeiten

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Realisierungsstruktur der PROFINET Controller-Lösung: Die Controller-Implementierung wurde schnell auf Basis der bereits verfügbaren PROFINET Device-Implementierung durchgeführt. Der Datenaustausch erfolgt über eine DRAM-Schnittstelle.
(Bild: Softing)

Als Ergebnis einer umfassenden Marktuntersuchung entschied sich der Maschinenhersteller für den Einsatz des PROFINET Controller-Stacks von Softing auf Basis der bereits existierenden RTEM-Hardware mit einem Altera Cyclone III-FPGA mit 40.000 Logikelementen, einem Nios II-Prozessor, 8MB Flash-Speicher und 32MB RAM-Speicher. Neben einer passenden Größe der Hardware war für diese Entscheidung ausschlaggebend, dass die integrierte FPGA-Komponente dieser Hardware-Plattform die notwendige Flexibilität zur Abdeckung sämtlicher Anforderungen und zur Unterstützung einer proprietären Schnittstelle zur Steuerung zur Verfügung stellte.

Da hier eine gemeinsame Codebasis zum Einsatz kommt, konnte die PROFINET Controller-Implementierung schnell auf Basis der bereits verfügbaren PROFINET Device-Implementierung für das RTEM durchgeführt werden. Die Arbeiten umfassten die Portierung des Protokoll-Stacks, aber auch die Realisierung einiger weiterer Teile des PROFINET-Protokolls als IP Core für den FPGA, so dass alle Anforderungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Datenmenge erfüllt werden konnten. Der Datenaustausch mit der Anwendung erfolgt über eine DPRAM-Schnittstelle. Die Architektur der Realisierung ist in Abbildung 2 (oben) zu sehen.

Der Einsatz eines Standard-Produkts als Hardware-Plattform erlaubte es, den Kunden bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt in die Entwicklung einzubinden. Als Testumgebung verwendete er das RTEM-Evaluation Kit für den Kommunikationsteil sowie ein weiteres RTEM für die Ausführung der Anwendung, die für den Datenaustausch über einen 50-poligen Stecker miteinander verbunden wurden. Auf diesem Weg erfolgte die Implementierung der DPRAM-Anbindung und der Anwendungsschnittstelle (API). Darüber hinaus stand damit eine Referenz-Hardware für den Test neuer Versionen und zur Lösung von Integrationsfragen zur Verfügung. Während der Entwicklung arbeitete Softing eng mit dem Steuerungshersteller zusammen und stand für Integrationsfragen wie die API-Portierung auf das Zielsystem, die Anpassung der Beispielanwendung oder die Konfiguration der PROFINET-Kommunikation zur Verfügung. Diese Kooperation trug wesentlich zur erfolgreichen Implementierung bei.

Sofort einsetzbare PROFINET Controller-Lösung

Heute hat der Kunde die umfangreichen Implementierungstests abgeschlossen und die PROFINET Controller-Funktionalität zur Produktion freigegeben, so dass jetzt für die neue Steuerungsplattform eine PROFINET Controller-Anbindung genutzt werden kann. Softing hat mit dieser Implementierung seine Produktpalette erweitert und stellt jetzt mit dem „RTEM-C-PN“ ein Integrationspaket für die PROFINET Controller-Funktionalität zur Verfügung. Dieses Produkt unterstützt den Datenaustausch mit bis zu 64 PROFINET-Feldgeräten, wobei beim Zugriff auf zwölf Geräte eine Zykluszeit von 1ms erreicht wird. Der implementierte IT-Kanal steht optional zur Verfügung. Damit können Gerätehersteller jetzt auch für die PROFINET Controller-Einbindung in Steuerungen auf einer sofort einsetzbaren Hardware und Firmware aufsetzen. Für die Konfiguration kommt der Communication Configurator von Softing zum Einsatz. Alternativ dazu steht auch eine Konfigurationsbibliothek zur Verfügung, die direkt in die Herstelleroberfläche integriert werden kann. Dank der Skalierbarkeit der Softing-Lösung und der Flexibilität von FPGAs kann die Funktionalität darüber hinaus auch individuell angepasst werden.

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Industrielle Kommunikation

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