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Leistungsfähige Plattformen für die Automatisierung

Bild 1. Hans-Jürgen Hilscher ist Geschäftsführer der Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH in Hattersheim

Bild 2. Echtzeit-Ethernet-Controller „netX 51“ und „netX 52“

Bild 3. Blockdiagramm des „netX 51“

Bild 4. Blockdiagramm des „netX 4000“

Maschinen- und Anlagenbauer fordern heute immer öfter Alles-aus-einer-Hand-Lösungen. Aufgrund der zunehmenden Komplexität wird es für Anbieter von Automatisierungs-technik schwieriger, das gesamte Portfolio abzudecken. Mit kompletten Plattformlösungen von Hilscher können diese Anbieter Entwicklungsaufwand sparen.

Das Unternehmen Hilscher sieht sich als Technologielieferant für alle Anforderungen der Automatisierungstechnik, der Hardware-Plattformen und Softwarelösungen miteinander verbindet. „In der Summe war 2011 unser bestes Jahr“, blickt Hans-Jürgen Hilscher, geschäftsführender Gesellschafter der Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH auf die wirtschaftliche Situation (Bild 1). Dabei gab es deutliche Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Halbjahr: Während die erste Jahreshälfte „extrem gut“ verlief, blieben die Umsätze in der zweiten Jahreshälfte auf normalen Niveau, so der Geschäftsführer.
„Mit netX sind wir nun seit sechs Jahren im Markt unterwegs“, stellt H.-J. Hilscher heraus. Inzwischen gibt es fünf unterschiedliche Prozessoren, wobei jeder Chip neue Funktionen mitgebracht hat. „Mit unseren Kommunikationstechnologien werden wir eng in die Entwicklung der Systemlösungen unserer Kunden eingebunden“, betont H.-J. Hilscher. „Diese Mitarbeit auf Systemebene motiviert und ist für uns jedes Mal eine besondere Herausforderung. Mit der netX-Technologie hat sich die Position unseres Unternehmens drastisch geändert. Wir werden viel mehr als Plattformlieferant wahrgenommen.“ Inzwischen sind 500 000 „netX“-Lösungen im Markt. Für den Unternehmer alles Beweise, dass die gewählte Strategie die richtige ist.

Die neue Basis für höhere Anforderungen
Die neue Profinet-IRT-Generation bringt die vorhandenen „netX“-Controller „technologisch auf Anschlag“, so H.-J. Hilscher: „Daher haben wir nochmals Grundlagenentwicklung betrieben und stellen nun mit den netX 51 und netX 52 die Nachfolgegeneration unseres zweikanalige Echtzeit-Ethernet-Controller netX 50 vor.“ Muster der beiden neuen Single-Chip-Lösungen stehen Ende Februar dieses Jahres zur Auslieferung bereit (Bild 2).
Mit den beiden Bauelementen werden die Ressourcen und die Kommunikationskanäle ausgebaut (Bild 3). „So können wir auch die neuen Anforderungen von Profinet IRT mit Dynamic Frame Packaging (DFP) umsetzen. Die Entwicklung der neuen Chips wurde rechtzeitig eingeleitet und wir kennen heute keine Kommunikationsanforderung, die wir mit diesen Chips nicht abdecken können.“ Die Besonderheit von DFP ist, dass im Device Telegramme gleichzeitig in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bearbeitet werden und dabei kein Jitter entstehen darf. Mit Profinet IRT und DFP will Profibus International zukünftig die leistungsfähigste Echtzeit-Ethernet-Technologie auf den Markt bringen.

Auch Siemens arbeitet daher an einer neuen Generation des Ertec-200. H.-J. Hilscher ist überzeugt, dass mit Profinet V2.3 ein Standard „ohne inkompatible Altlasten“ für alle Anwendungen zur Verfügung steht und Profinet RT in einigen Bereichen ersetzen wird. Die neue Chip-Generation von Hilscher unterstützt neben allen wichtigen Feldbus- und Echtzeit-Ethernet-Technologien auch Fast Track Switching (FTS). „Auch hier gibt es einige Schlüsselkunden, die die neue FTS-Technologie direkt in ihren Endgeräten als integrierte 2-Port-Lösung einsetzen wollen“, schließt er an.

Bild 5. „netJACK“-Modul für flexible Anwendungen

Bild 6. HMI-Lösung mit „netJACK“-Modul in der Rückansicht

Der netX 51 ist pinkompatibel zum netX 50 und wird auch zum gleichen Preis angeboten. Er verfügt über 670 KByte internem Speicher, einer zweiten Risc CPU zur parallelen Verarbeitung von zeitkritischen IO-Daten und zusätzlich einem weiteren Ethernet MAC- und CAN-Controller. Bisher kam für solche Anforderungen der teurere netX 100 zum Einsatz. Die Single-Chip-Lösung netX 52 bietet die gleiche Leistung, in einem 15 mm × 15 mm großen Gehäuse ohne externes Memory Interface. „Ein Speicherbus muss nicht herausgeführt werden, da der interne Speicher für den Einsatz in Netzwerkanschaltungen ausreichend ist“, erklärt der Automatisierungsspezialist. Der Preis für den netX 52 beträgt 10 € bei einer Abnahme von 10 000 Stück. Der Baustein in der Klasse des Tiger-Chip TPS1 bietet eine vergleichsweise hohe Funktionalität.

Die „netX“-Lösungen sind als offene Chips konzipiert; d. h. sie sind frei programmierbar und die komplette Dokumentation ist im Internet verfügbar. Anwender sind so in der Lage, ihre Applikationen in den Chip einfach zu integrieren. „Wir werden mit dieser Lösung Erfolg haben, da es eine starke Nachfrage nach solchen Lösungen gibt“, ist der Geschäftsführer überzeugt.
Darüber hinaus wird der „netX 6“ als Nachfolger zum „netX 5“ zur Verfügung stehen. Dieser enthält die komplette Kommunikationslogik und die integrierten PHY des netX 52 ohne dessen ARM CPU und internen Speicher. Er wird über Dual-Port-Memory, SPI oder MII an eine geeignete CPU angeschlossen, auf der der Protokollstack läuft, vergleichbar mit dem Ethercat-Asic ET1100 der Firma Beckhoff oder den Profibus-Asics SPC3 oder ASPC2

Lösungen für den High-end-Bereich
„Auch für unsere Lösungen netX 100 und netX 500 sind Updates erforderlich“, blickt der Geschäftsführer in die Zukunft. „Die Anforderungen im Markt sind durch große Technologieschritte gestiegen.“ Zu den geforderten Funktionalitäten gehören zum Beispiel PCI Express, Grafik und High-Speed-USB bei geringer Verlustleistung. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, bedarf es der 40-nm-Prozessortechnologie. „Wir setzen daher auf eine noch engere Zusammenarbeit mit unserem Partner Renesas, mit dem wir schon lange zusammen unterwegs sind“, ergänzt H.-J. Hilscher. Er sieht die Zusammenarbeit als echte Win-Win-Situation für beide Seiten: Renesas gewinnt für seine neue Automation-Plattform mit Hilscher einen wichtigen Referenzkunden aus dem Automatisierungstechnikbereich, sozusagen eine Eintrittskarte in die Welt der Automatisierung.

Die auf Renesas-Technologie basierende Lösung, die exklusiv von Hilscher angeboten wird, beinhaltet zwei Applikationsbereiche, die miteinander verbunden sind. Dazu gehört ein ARM Cortex A9-Dual-Core, welcher Rechnerleistung, zum Beispiel für Steuerungs- und Visualisierungsaufgaben, bereithält. Parallel gibt es den „Hilscher-Bereich“, der eine Funktionalität wie die „netX 51/52“-Lösungen und zwei weitere Kommunikationskanäle mitbringt.
H.-J. Hilscher rechnet damit, dass zur Hannover Messe 2013 die beiden Nachfolger für netX 100 und netX 500 zur Verfügung stehen werden (Bild 4). Der „netX“-Teil wird dabei etwa die doppelte Rechenleistung wie die „netX“ 100 bieten. Der ARM Cortex-A9 bringt genügend Rechenleistung für Grafik, High-Speed-USB und Gigabit Ethernet mit. So wird der „netX 500“-Nachfolger laut dem Geschäftsführer speziell auch für SPS- und HMI-Anwendungen gut geeignet sein.

Flexible Plattformen für unterschiedliche Anwendungen
Erst vor kurzem stellte das Hattersheimer Unternehmen eine HMI-Plattform mit netJACK vor (Bild 5 und 6). In diesem Modul ist die gesamte Intelligenz inklusive der Kommunikationsanbindungen enthalten. Zusammen mit einem Display entsteht eine vielseitige kundenspezifische HMI-Lösung. So nutzt zum Beispiel ein RFID-Hersteller diese Lösung als Bedienstation. Möglich ist auch, die komplette Codesys-Steuerungs- und die Visualisierungslösung in netJack zu integrieren. So lassen sich komplette Automatisierungslösungen in Form eines Steckverbinders realisieren. Mit dieser Technologie können Anbieter auf einen Schlag komplette Automatisierungslösungen in ihr Programm aufnehmen – ohne größeren Entwicklungsaufwand. Viele Hersteller von Automatisierungstechnik entwickeln sich momentan vom Komponenten- zum Systemlieferanten. Hilscher ebnet diesen Herstellern dafür einen einfachen Weg.

Mit 3S Smart Software Solutions besteht ein Lizenz-Agreement, welches Hilscher ermöglicht, für seine „netX“-Plattform Codesys-Sublizenzen zu vergeben. „netX“-Lösungen werden so zu kompletten Systemen mit Hardware, Software und Kommunikationstechnik. Neben Codesys stehen ebenfalls Software-Lösungen von KW-Software und IBH Softec zur Verfügung.
Neu im Angebot sind Bundles von Hilscher als komplette Plattformlösungen, die Anfang dieses Jahres ins Programm genommen wurden. Diese Bundles bestehen aus Standard-PC-Karten mit Codesys-Soft-SPS und kompletter Kommunikationsinfrastruktur. Der Clou dabei: Auch die Retain-Variablen können auf der PC-Karte abgespeichert werden. Für Wettbewerbslösungen werden dafür eigene Karten benötigt.
Ebenfalls neu sind Gateways mit „SmartWire-DT“-Mastertechnologie. Diese ermöglichen, dass die „SmartWire-DT“-Systeme an die Steuerungsebene angeschlossen werden können. „Mit ‚SmartWire-DT‘-Systemen lassen sich elektrotechnische Komponenten innerhalb des Schaltschranks rationell verdrahten – ohne zusätzliche Konfiguration. Wir haben diese Gateways als Design-in-Partner von Eaton entwickelt und vertreiben diese auch eigenständig“, schließt H.-J. Hilscher an. Für den Unternehmer ist dies ein wichtiger Schritt, denn „SmartWire-DT“ erschließt „die letzte Ecke der industriellen Kommunikation“. Die technologische Basis bilden dafür die „netX 50“-Bausteine bzw. deren Nachfolger.

Autor: Ronald Heinze