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Ersatz serieller Netze durch Ethernet/UDP

Data Communications - Anwendungen

Date : April 2, 2007
Our Products : OpenNetCom 123 OpenNetCom 423 OpenNetCom 823
   
 

Serielle Netzwerke wurden lange Zeit bei der Automatisierung verwendet. Inzwischen löst das Ethernet die seriellen Netzwerke ab. Die Umstellung eines seriellen Netzwerkes erfordert allerdings oft die Anschaffung von neuen Hardwarekomponenten, die über Ethernet anzusteuern sind.
Die kleinen Geräte der "VS-NetCom"-Familie bieten nun die Möglichkeit, die alten Sensoren, Aktoren und Steuerrechner weiter zu verwenden.

Das Beispiel:

Verteilte Sensoren geben in regelmäßigen Intervallen ihre Messwerte über ihre serielle Schnittstelle aus. Diese Daten wurden bisher an einer zentralen Stelle aufgefangen und gesammelt. Die Zentrale selbst hat keinen Netzwerkanschluß. Für die Umstellung auf Ethernet wird nun an jedem Sensor ein NetCom 111 installiert. Dieser empfängt die Meßwerte über seine serielle Schnittstelle, und sendet sie über Ethernet an einen Server. Zur Kommunikation wird dabei UDP statt TCP benutzt. Der Aufwand beim Server ist deutlich geringer, weil nicht ständig TCP-Verbindungen auf- und wieder abgebaut werden müssen. Dadurch kann der Server Daten von vielen Sensoren quasi simultan empfangen. Der Verlust einzelner Meßwerte kann dabei akzeptiert werden. Wie oben geschildert, hat die Zentrale keinen Netzwerkanschluß, sondern nur eine serielle Schnittstelle. Hier soll jetzt ein weiterer NetCom 111 angeschlossen werden, der die UDP-Pakete mit den Messwerten empfängt und danach über seine serielle Schnittstelle an die Zentrale weiter leitet.

Allerdings enthalten die seriellen Pakete nur die reinen Daten und keine weitere Identifikation des Absenders. Der zentrale NetCom 111 selbst kennt zwar noch den Absender, identifiziert durch die IP-Adresse im UDP-Paket. Diese ist aber nicht Teil der Nutzdaten, und wird nicht an die Zentrale weiter gereicht. Alle NetCom arbeiten bezüglich der seriellen Daten transparent, transportieren diese also unverändert.

Um das Problem der Zuordung zu lösen wird statt des NetCom 111 an der Zentrale die frei programmierbare Variante, der OpenNetCom 123 eingesetzt. Eine einfache Software unter µCLinux auf diesem System empfängt die Daten via UDP. Sie ermittelt die Quelle der Daten, formt sie in ein vom Kunden vorgegebenes Format um, und stellt sie den Nutzdaten voran. Der ganze Datensatz wird anschließend über die serielle Schnittstelle ausgegeben, wo die Zentrale die Daten analysiert und danach so wie immer weiter verarbeiten kann.

Variante: Ein OpenNetCom 423 oder OpenNetCom 823 kommuniziert über seine 4 bzw. 8 seriellen Schnittstellen mit der Zentrale, und leitet die Befehle der Zentrale über Ethernet/UDP an die entsprechenden Sensoren und Aktoren weiter bzw. liefert auf dem entsprechenden Port die Daten an die Zentrale. Die Umsetzung der Kommunikation von seriellem Netzwerk auf Ethernet geschieht jetzt ausschließlich durch die Software auf dem OpenNetCom, während die Verarbeitungssoftware der Zentrale nicht verändert werden muss.

Beispiel 2:

Verteilte Sensoren geben in regelmäßigen Intervallen ihre Meßwerte über ihre serielle Schnittstelle aus. Diese Daten sollen gespeichert und gefiltert werden. Ein Server soll in größeren Zeitabständen die Protokolle erhalten (Protokollfunktion). Wenn sich an bestimmten Messwerten etwas ändert, oder eine Kombination von Werten erlaubte Bereiche verlässt, dann soll der Server umgehend benachrichtigt werden (Alarm). Eventuell stehen manche Sensoren einzeln, andere in Gruppen.

Diejenigen Sensoren, die in Kombination zu überwachen sind, werden entweder direkt an je eine serielle Schnittstelle eines OpenNetCom 423 angeschlossen, oder sie senden ihre Daten an einen NetCom 111. Dieser sendet sie dann via TCP oder UDP an den OpenNetCom 423. Die Software des Kunden auf dem OpenNetCom 423 nimmt alle Daten entgegen und speichert sie (Ramdisk). Die aktuellen Parameter werden mit den Vorgaben verglichen. Die Software kann sich auch mit der Software auf anderen OpenNetCom abstimmen. Zum vorgegebenen Zeitpunkt oder bei Alarm werden die erforderlichen Daten an den Server übermittelt.

Varianten: 1) Der Server kann Anweisungen zurücksenden, die an Aktoren übermittelt werden. Der OpenNetCom kann den Erfolg überwachen. 2) Bei Ausfall der Netzverbindung kann der OpenNetCom über ein Modem an einer seriellen Schnittstelle eine Wählverbindung aufbauen (PPP). Darüber können die Alarme und bei Bedarf auch die Protokolle übermittelt werden.
 
 
   

 

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