Die heutige Vielfalt an Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme stellt sowohl Hersteller von Automatisierungsgeräten als auch die Betreiber von Automatisierungsnetzwerken immer wieder vor Herausforderungen. Für Gerätehersteller ist die Eigenentwicklung von Schnittstellen nur dort sinnvoll, wo Geräte in sehr hohen Stückzahlen gefertigt werden sollen oder spezielle Bauformen die Integration der Hardware auf sehr kompaktem Raum erfordern. Ansonsten ist der Zukauf eine geeignete Gateway-Lösung die richtige Alternative.

Ob sich eine eigene Schnittstellenentwicklung für ein Automatisierungsgerät lohnt, hängt von vielen Faktoren, hauptsächlich aber von der anvisierten Stückzahl ab. Häufig überwiegen aber die Nachteile der Eigenentwicklung (hohe Entwicklungskosten und Aufwand, längere Time-to-market) die wirtschaftlichen Vorteile. Betreiber von Automatisierungsnetzwerken hingegen sehen sich häufig vor das Problem gestellt, das Bestandsgeräte nicht über die passende Schnittstelle für den eingesetzten Bus bzw. Ethernet-Standard verfügen oder aber auf verschiedenen Protokollen basierende Netzwerke miteinander verbunden werden sollen. Mit den Unigate-Baureihen IC, CL und CX bietet Deutschmann Automation für jeden dieser Fälle die geeignete Gateway-Lösung.

Einbaufertige Busknoten übernehmen die Kommunikation

Eine wirtschaftliche Alternative, die dem Hersteller hohe Flexibilität bei der Wahl des Kommunikationssystems ermöglicht und den Großteil des Entwicklungsaufwands erspart, stellen die All-in-one-Busknoten aus der Unigate IC-Serie dar. Diese eignen sich für den Einsatz mit Endgeräten aus der Automatisierungstechnik wie Steuerungen, Aktoren und Sensoren, können aber auch Steuerungskomponenten an den Feldbus oder das jeweilige Ethernet-System anbinden, die nicht unmittelbar der Automatisierungstechnik entstammen, wie z. B. Analysenmessgeräte in der Prozesstechnik.

Die einbaufertigen Interfaces übernehmen komplett die busseitige Kommunikation und entlasten damit den Mikroprozessor der Applikation. Die Baugruppe im 32-DIL-Gehäuse vereint auf einer Fläche von 45 x 25 mm Mikrocontroller, Flash, RAM, Bus-Controller und analoge Bauteile wie beispielsweise Optokoppler. Die Anbindung des Interfaces an den Host-Prozessor erfolgt über eine UART-Schnittstelle oder im Stand-Alone-Betrieb über das synchron-serielle Interface. Ein besonderes Merkmal der Produkte besteht darin, dass bei ihnen ein an C++ angelehntes Script das Protokoll des Endgeräts umsetzt, was dem Anwender die aufwendige Anpassung der Geräte-Firmware erspart. Das Script lässt sich ohne tiefergehende Programmierkenntnisse mit dem mitgelieferten Tool „Protocol Developer" erstellen. Die Produkte sind für alle führenden Feldbus- und Industrial-Ethernet-Systeme erhältlich und werden ständig den sich ändernden Standards angepasst. Für RS-basierende Protokolle wie z. B. Modbus RTU und Modbus ASCII gibt es Varianten mit RS232- oder RS485-Schnittstelle. Da alle Varianten über standardisierte, funktionsgleiche Hardware- und Software-Schnittstellen verfügen, lassen sich auf dieser Grundlage flexible Multi-Protokoll-Lösungen realisieren. Der standardisierte Aufbau der Interfaces erfordert vom Hersteller nur die Integration einer Adapterplatine in sein Gerät, oder eine direkte Implementierung des Sockels auf der Geräteplatine.

Protokollkonverter für die Hutschiene

Wo bereits bestehende Automatisierungskomponenten und andere Geräte nicht über die erforderliche Schnittstelle zum Anschluss an das Netzwerk verfügen, bietet sich der Einsatz der Unigate CL Protokollkonverter an. Diese Gateways im Hutschienengehäuse verbinden Automatisierungskomponenten (und andere Geräte) über ihre serielle Schnittstelle mit dem jeweiligen Feldbus oder Industrial-Ethernet-System. Die Gateways sind weitgehend für das gleiche Protokollspektrum wie die IC-Serie erhältlich. Allerdings gibt es aktuell auch eine Variante mit integriertem ASI-Master. Alle Produkte unterstützen die gesamte Übertragungsrate und Geschwindigkeit des jeweiligen Busses. Mit dem oben beschriebenen Script lassen sich auch hier komplexe Protokolle nachbilden, Daten zwischenspeichern und praktisch beliebig weiterverarbeiten. Einmal erstellte Konfigurationen und Scripte lassen sich auch auf den anderen Feldbus- und Ethernet-basierenden Varianten der CL-Serie einsetzen. Sämtliche Varianten sind normkonform ausgeführt, besitzen dieselben Abmessungen (23 x 100 x 115 mm) und haben auf der seriellen Seite denselben Aufbau.

„Inkompatible" Netzwerke verbinden und überwachen

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Verbindung „inkompatibler" Netzwerke miteinander. Hier kommen die Geräte der Unigate CX-Reihe zum Einsatz, die intern jeweils zwei CL-Module vereinen. Alle Modelle unterstützen die marktgängigen Protokolle 3964R und 3964; RK512, Modbus ASCII und Modbus RTU (Master- und Slave-Betrieb möglich) sowie ein universelles 232-Protokoll für transparenten Datenaustausch. Die Auswahl und Konfiguration der Protokolle erfolgt über das Konfigurationstool Wingate.

Sowohl Unigate CL als auch CX sind mit einer Softwareschnittstelle für das Diagnosetool ­AutoSPy ausgestattet, das eine Überwachung und Auswertung der Prozessdaten ermöglicht. Das Tool greift über die Debug-Schnittstelle des Gateways direkt auf das Skript zu. Mit der Analysesoftware lassen sich - wie mit einem Fahrtenschreiber - sämtliche ein- und ausgehenden Signale in Echtzeit aufzeichnen. Unterschiedliche Diagrammfunktionen gestatten die einfache Auswertung der Aufzeichnungen und die Darstellung von Variablen. Durch Langzeit-Mitschnitte und integrierte Suchfunktionen lassen sich dabei auch kürzeste oder extrem selten auftretende Störungen identifizieren.