Entwicklung eines TCP/IP-Interfaces für einen Kommunikationsprozessor über MODBUS

Lösungsansätze Aufgrund der Vorgaben für das Modul ergaben sich für die mögliche Realisierung folgende, erste Ergebnisse: Auf dem Markt gibt es zahlreiche externe Geräte, die beispielsweise von RS232 auf Ethernet umsetzten, oder von Modbus seriell auf Modbus TCP, usw. Leider gab die Analyse hier z.T. sehr große und kostenintensive Geräte, die so nicht mit unserem KP gekoppelt werden können. keine externe Lösung anwendbar (z.B. Feldbusgateways) Der Einsatz von Ethernet als Übertragungsmedium bedingt den Einsatz eines höheren, logischen Protokolls welches die Adressierung und die sichere Zustellung der Datenpakete übernimmt. Für diese Aufgabe hat sich im Office-Bereich TCP/IP/UDP weltweit als Standard etabliert. Deshalb ist es für den Bereich der Industrieautomation von Vorteil, auf diese weiterverbreitete Infrastruktur zurückzugreifen bzw. Ethernet-Anbindungen TCP/IP-kompatibel zu entwickeln. Das auf TCP/IP aufgesetzte Anwendungsprotokoll spielt dabei eine tragende Rolle und hat die Aufgabe die Anforderungen der Industrieautomation auf Ethernet-TCP/IP umzusetzen (Kapitel 2.6.2). TCP/IP sind als Protokolle zur Adressierung und sicheren Datenübermittlung mit Ethernet unmittelbar verknüpft. Der Einsatz dieser Kombination als Grundlage für die Übertragung soll auch bei dieser Lösung eingesetzt werden. [...]

Die Auswahl für ein oder mehrere Anwendendungsprotokolle sind zu treffen. • Kostenrahmen Das Modul soll für eine Kleinserie (< 50 Stück / Jahr) so Kostengünstig wie möglich entwickelt werden. Speicherbedarf Mikrocontroller Da der 8051-Prozessor bereits lauffähige Programme enthält, ist diese Programmerweiterung nur mit einem begrenzten Speicherplatz realisierbar. Nicht hart Echtzeitfähig Die Datenübertragung und Auswertung muss nicht hart echtzeitfähig sein (>100ms). Wartbarkeit Das Modul soll einen geringen Wartungsaufwand mit sich bringen und soll vor allem für Erweiterungen modular und übersichtlich aufgebaut werden. Spezifikation, Zertifizierung Die Anbindung an das Ethernet mit dem Anwendungsprotokoll soll der Spezifikation für das jeweilige Protokoll entsprechen, so dass eine Zertifizierung möglich ist. Zeitrahmen Nicht zuletzt sollen Hardware und Software in der gegebenen Zeitspanne bis zur Serienreife entwickelt werden. Zu zeitintensive Lösungsansätze sind deshalb als kritisch anzusehen. [...]

Wie bereits in der Einleitung (Kap. 1) aufgezeigt, ist das Ziel dieser Diplomarbeit die Realisierung folgender Aufgabe: Für den vorhanden Kommunikationsprozessor (8051-Derivat) soll eine Aufsteckkarte entworfen und realisiert werden. Diese Aufsteckkarte soll eine Schnittstelle zu TCP/IP-Ethernet bereitstellen (Interfacekarte). Damit soll es möglich sein auf der Ethernet-Seite ein Endgerät anzuschließen, welches die Daten kommend vom Kommunikationsprozessor (KP) verarbeiten, visualisieren und manipulieren kann, beispielsweise ein Prozessleitsystem. Gleichzeitig sollen Daten vom Endgerät wieder auf den KP bzw. die Datenquelle zurückgeschrieben werden können. Wie bereits im Kap. 2.6 erläutert, wird dazu ein Anwendungsprotokoll benötigt, dessen Auswahl ebenfalls im Rahmen des Projekt erfolgen soll. Bei der Realisierung soll nicht nur die Hardware ausgelegt werden, sondern auch die Software seitens des Kommunikationsprozessors auf das neue Modul angepasst werden. Damit wäre es beispielsweise möglich, sämtliche Daten die von dem KP eingesammelt werden (Brennersteuerung, Verbundregelung, usw.) über ein Ethernet-Netzwerk, z.B. das firmeninterne Netz (Intranet) transparent darzustellen und zu verarbeiten. Aus dieser ersten, allgemeinen Aufgabenstellung ergaben sich nach Recherchen und Überlegungen folgende Anforderungen an das Modul, hierbei spielen vor allem auch die Integration des Moduls und seine spätere Wartbarkeit für Lamtec eine tragenden Rolle. [...]