Vernetzung und Feldbus
In der IoT-Ära stehen Embedded-Systeme nicht mehr für sich allein, sondern müssen sich miteinander vernetzen und Nachrichten deterministisch austauschen, damit das System der Steuerungen optimiert werden kann. IntervalZero verfügt über vier verschiedene Echtzeit-Netzwerklösungen, die anwendungsabhängig sind.
Deterministische Netzwerke
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- TCP-Stack zum Einsatz im Echtzeit-Subsystem
- Network Abstraction Layer (NAL)
- Feldbusse
- Time Sensitive Networks (TSN)
Nicht-deterministische Netzwerk-Anwendungsschnittstelle (NAI)
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- Virtuelles Netzwerk (VN)
Netzwerk-Abstraktionsschicht (NAL)
Die NAL wurde entwickelt, um Ingenieuren den Zugang zu modernen Ethernet-Adapterfunktionen zu ermöglichen, die über die traditionelle TCP/IP-Stack-Schnittstelle nicht verfügbar sind. So bietet der Intel i210 beispielsweise sowohl Unterstützung für Layer-2-Protokolle wie IEEE 802.1AS (Zeitsynchronisation) und 802.1Qav (Audio-Video-Bridging) als auch Hardware-Unterstützung für IEEE 802.1Qat (Stream Reservation Protocol) und IEEE 1588/802.1AS (Zeitstempel). Lead-Edge-Adapter unterstützen außerdem mehrere Prioritäts-Warteschlangen, die zeitkritischen Verkehr von anderem Verkehr auf der Hardware-Ebene abgrenzen.
TCP-Stack zum Einsatz mit dem Echtzeit-Subsystem
Der TCP/IP-Stack zur Verwendung mit dem Echtzeit-Subsystem (RT-TCP/IP) ist ein gesondert zu erwerbendes Feature von RTX64. RT-TCP/IP ermöglicht es Echtzeitprozessen, Standard-Socket-API-Aufrufe zur Kommunikation zu verwenden. RT-TCP/IP ist ein deterministischer Stack, der auf dem Treck TCP/IP-Stack von Treck Inc. basiert, einer leistungsstarken TCP/IP-Protokollsuite, die RFC-konform ist.
Virtuelles Netzwerk
Das Add-on Virtual Network vereinfacht die Integration der RTX64-Echtzeitprozesse mit einem HMI oder einem Windows-Prozess, indem es eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Windows und RTX64 bereitstellt, die eine TCP-basierte lokale Netzwerkverbindung auf einem System emuliert. Diese Integration vereinfacht die Benutzererfahrung und bietet gleichzeitig vielseitigere Optionen, wie eine Anwendung konfiguriert werden kann.
Feldbusse
Der Feldbus ist ein industrielles Netzwerksystem für verteilte Echtzeitsteuerung. In einem Automationsumfeld muss die Maschinensteuerung Sensoren, Aktoren, Elektromotoren, Konsolenbeleuchtung, Schalter, Ventile und Schütze integrieren. Im Maschinenkontext haben die Hersteller traditionell die Entwicklung von Feldbussen gefördert, um ihre Hardware zu unterstützen. Beispiele sind Modbus, PROFIBUS, CAN, DeviceNet, Mecharalink, ccLink und viele andere. In letzter Zeit haben sich mehrere digitale offene Standards entwickelt, welche die Verwendung des CAT 5-Ethernetkabels unterstützen, darunter EtherCAT, Sercos, ProfiNET, Powerlink und andere. EtherCAT hat sich als De-facto-Standard durchgesetzt. In jedem Fall ist RTX64 auf Partner angewiesen, die den Echtzeittreiber liefern, um RTX64-Anwendungen eine deterministische Verbindung zu einem Feldbus zu ermöglichen.
TSN
Standard-IT-Netzwerkgeräte haben kein Konzept für „Zeit“ und können keine Synchronisation und kein präzises Timing bieten. Die zuverlässige Zustellung von Daten ist wichtiger als die Zustellung innerhalb einer bestimmten Zeit, daher gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Verzögerung oder der Synchronisationsgenauigkeit. Selbst wenn die durchschnittliche Hop-Verzögerung sehr gering ist, können einzelne Verzögerungen in einer deterministischen Umgebung inakzeptabel hoch sein. Time-Sensitive Networking (TSN) ist ein Standard, der harte Echtzeitkommunikation auf Basis eines Schaltnetzwerkes unterstützt. Dies unterscheidet sich von einem Feldbus-Ansatz, der keine Switch-Netzwerke unterstützt. IntervalZero hat Partner, die dieses Modell unterstützen, und bietet Kunden auch die Möglichkeit, mit RTX64 ein eigenes Modell zu erstellen.
