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Einleitung
Remote IO - Ethernet als Erweiterungsbus
Serielle Erweiterung - mehr COM Schnittstellen
Digitale und sonstige Erweiterungen, Wago IO System Serie 750
WLAN Networking - jetzt wird es drahtlos / wireless
Mögliche Nachteile: Echtzeitfähigkeit, Datensicherheit und Security
Netzwerküberwachung / NETguard
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In der Praxis gibt es eine
Erkenntnis: egal, wie man seinen Industrie PC mit Schnittstellen ausrüstet -
es kommt immer ein Kunde und fragt nach einer Konfiguration, die gerade nicht
entwickelt wurde. Ein Beispiel:
Moderne Industrieterminals z.B.
die
Grundgedanke bei der Entwickung: besonders kleine industriell einsetzbare PC Systeme zu erhalten, die unter Linux frei programmierbar und für die unterschiedlichsten Aufgaben einsetzbar sind. Bei einer derartigen universellen Gestaltung ist es wenig überraschend, dass Anwender alles Mögliche anschliessen möchten, z.B:
PC/104 Erweiterung
Bei vielen Industriesystemen steht
ein PC/104 Erweiterungsinterface zur Verfügung. (PC/104 ist ein genormter
Kartenstandard für Erweiterungs- und CPU Module. Informationen
Durch den Einbau von PC/104 Erweiterungskarten können beliebige Funktionalitäten nachgerüstet werden, z.B. analog, digital, Profibus, weitere LAN Karten uvam. PC/104 Erweiterung gibt einem Anwender maximale Freiheit. Allerdings mit zwei Nachteilen: Mit jeder PC/104 Karte erhöht sich die Bautiefe um ca. 18 mm. Irgendwann passt ein so entstandender PC/104 Turm nicht mehr in ein Gehäuse. Hinzu kommt, dass für jede eingebaute IO Karte entsprechende Anschlüsse (Connectoren) am Gehäuse berücksichtigt werden müssen. Das Ganze führt also jedes Mal zu einer mehr oder weniger individuellen Gehäusebearbeitung - mit entsprechenden Kosten und lohnt daher nur bei vergleichsweise hohen Abnahmemengen. Für diejenigen, die nicht mit PC/104 Karten erweitern können oder wollen, gibt es daher Alternativen. Das, was Kunden am häufigsten in Verbindung nachfragen sind:
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Die Lösung: Remote IO Konzept in Verbindung mit Industrial Networking. Moderne Industrieterminals verfügen über Ethernet LAN und / oder CAN Anschluss. Beide Schnittstellen kann man als Basis für Erweiterungsmodule verwenden. Bei REMOTE IO oder DEZENTRALE IO werden die benötigten Schnittstellen nicht IM Terminal integriert, sondern einfach über eine Schnittstelle RJ45 LAN oder CAN AN das Terminal angeschlossen. Das Ethernet LAN oder CAN dienen als Erweiterungsbus, um alles Gewünschte anzuschliessen. Die Vorteile sind bestechend:
Mit anderen Worten: Remote IO Module gestatten universellen Anschluss beliebiger Erweiterungsmodule an einen Industriecomputer. Jederzeit und auch in einer nachträglichen Projekterweiterung. Die Basishardware bleibt unverändert - die Service- und Pflegekosten bleiben gering. Einige Möglichkeiten für die häufigsten Erweiterungen: |
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Möglichkeit 1: Serielle Erweiterungen - mehr COM Schnittstellen über LAN
Unglücklicherweise werden einige dieser Device Server mit integrierten Treibern geliefert - für den Betrieb unter Windows. Um mögliche erfolglose Suchen zu ersparen,
haben wir uns ein serielles
Gateway ausgesucht, das a) ohne Treiber auskommt und b) stattdessen direkte IP / UDP Programmierung ermöglicht. Das
Dieses Modul verfügt über zwei serielle Schnittstellen, die als RS232 Devices genutzt werden können. Da es direkt programmiert werden kann, werden fertig konfigurierte Softwartreiber angeboten, um die Schnittstellen aus der Anwendung heraus schnell und einfach zu benutzen. In diesem Fall handelt es sich um einen Devicetreiber und Linuxdaemon, der die remote Schnittstellen als COM2 mit /dev/ttymoxa0 bzw. COM3 mit /dev/ttymoxa1 für die Softwareapplikation bereitstellt. Der Applikationsprogrammierer muss sich also keine besonderen Gedanken über die Adressierung der Remote Schnittstellen machen, sondern kann sie aus seiner Software heraus bequem und einfach verwenden. Die entsprechenden Linuxtreiber / der Daemon sowie Beispielsoftware sind im Startup Package zum seriellen IO Kit enthalten.
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Möglichkeit 2: Digitale und sonstige Erweiterungen - Wago IO Serie 750 über LAN oder CAN
Hierbei handelt es sich um Hutschienenmodule, die applikationsabhängig - nach Bedarf - zusammengestellt werden können. In der Serie 750 werden z.B. angeboten:
Die Serie 750 ist hierbei sehr vielfältig. Der Anschluss der Erweiterungen kann dabei nicht nur über Ethernet LAN, sondern auch über CAN erfolgen. Der einzige Unterschied ist jeweils der Bus Connector: je nach gewünschter Anschlussart ist ein Bus Connector für Ethernet TCP / IP (TCP MODBUS) bzw. CAN zu wählen. Für die Nutzung unter TCP MODBUS wurde in einem speziellen WAGO IO MODBUC TCP Starterkit ein Softwaresample bereitgestellt, um verschiedene IO Module der Serie 750 zu verwenden. Hierbei handelt es sich um Linux / C-Funktionen zum Lesen bzw. Schreiben von Bitwerten. Die entsprechenden Funktionen und Beispiele sind im Startup Package zum WAGO Systeme enthalten. Für die Nutzung unter CAN befinden sich im "normalen" Startup Package bereits Beispiele, um CAN Devices mit einem PC Terminal unter Linux zu verbinden.
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Möglichkeit 3: WLAN Networking - jetzt wird es drahtlos / Wireless
Die Lösung bietet sich in diesem Fall mit der Wireless Option / WLAN Bridge. Diese wird via RJ45 Ethernet Port mit dem Terminal verbunden und bietet auf der anderen Seite vollständige WLAN Funktionalität nach IEEE 802.11b mit bis zu 11MBit/s Übertragungsgeschwindigkeit. Dabei werden die Punkt zu Punkt Verbindung (Ad Hoc Modus) oder die vollständige Einbindung in WLAN Netzwerke mit Access Point (Infrastructure Modus) unterstützt. |
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Mögliche Nachteile: LAN - Echtzeitfähigkeit / Datensicherheit / Security Das Ethernet ist nicht echtzeitfähig. Zumindest im Moment nicht. Wer einen ping an eine beliebige IP Adresse innerhalb eines Netzwerkes absetzt, kennt das: Die Antwortzeiten liegen bei einigen Millisekunden (ms). Abhängig vom Traffic im Ethernet mal schneller, mal langsamer. Wer immer und überall auf auf harte Echtzeitfähigkeit angewiesen ist, z.B. bei den Bremsen eines Fahrzeuges, sollte auf Ethernet als möglichen Erweiterungsbus verzichten und für weitere Schnittstellen der CAN Alternative den Vorzug geben. Zumindest vorerst: Aktuell beschäftigen sich mehrere Gruppen damit, das Ethernet bzw. das IP Protokoll echtzeitfähig zu gestalten. Für den typischen Parkautomatenbediener, Barcodedatenerfasser usw dürfte das jedoch unerheblich sein. Hier ist Echtzeit meistens nicht gefordert. Bei PC Terminals unter Linux ist Echtzeit / Real
Time übrigens wiederum bereits jetzt problemlos möglich. Die Lösung lautet
z.B. RTAI - ein "Add On", der ein normales Linux echtzeitfähig gestaltet.
Weitere Informationen zu
Nicht vergessen sei auch der Punkt Datensicherheit / Security bei einer LAN Verbindung. Wer PC´s in ein Netzwerk einbindet, sollte sich über diesen Punkt Gedanken machen. Alles andere wäre fahrlässig. Fremde Rechner im Ethernet können die Ausgangsbasis für Netzattacken sein. Entweder beabsichtigt (durch Viren, Würmer) oder unbeabsichtigt (durch Fehlbedienungen). Wenn Ihr User nur durch Zufall eine IP Adresse doppelt vergibt, kann es zu Störungen kommen. Wenn ein Virus ständig Serviceattacken auf den Webserver im Industrieterminal durchführt, kann es auch zu Störungen kommen. Der optimale Schutz ist es sicherlich, wenn Sie Ihr Automatisierungsnetzwerk komplett vom restlichen Firmennetzwerk abkoppeln. (Der beste Schutz gegen einen Fahrradunfall ist halt, auf das Fahrrad zu verzichten.) Falls das nicht möglich ist, z.B. weil bestimmte User das Netzwerk vom Arbeitsplatz aus fernwarten sollen / müssen / dürfen, wäre z.B. ein Firewall eine passende Lösung. Zusammengefaßt gilt:
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17/18.11.2004 Text. Hans-J. Walter Weitere Dokumente befinden sich auf der Hauptseite für IT-BEITRÄGE nachsehen. Da gibt es Einiges zum diesem Themenkreis... |
(c) hjw AE, Last Update: 26.01.2011. Alle Angaben ohne Gewähr
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Remote
IO - Ethernet oder CAN als Erweiterungsbus
Für Anwender mit "nur" vielen Schnittstellen
gibt es im Handel verschiedene Modulsysteme für Seriell auf Ethernet -
typischerweise auch Gateways oder Device Server genannt. 
In anderen Anwendungen werden zahlreiche
digitale / analoge Ein- und Ausgänge oder spezielle Schrittmotorkarten benötigt. In
diesem Fall bietet sich das WAGO IO System der Serie 750 an. 
Eine weitere Alternative ist WLAN /
Wireless. Hierbei soll das TRM/xx System drahtlos / wireless in ein Netzwerk
integriert werden, um z.B. im Netzwerk Daten auszutauschen oder die zuvor
beschriebenen IO Module drahtlos zu verwenden.