FAQs

1 Technologie

2 Implementierung

3 Diagnose

 



Q: Was ist POWERLINK?

A: Ethernet wurde ursprünglich für Büroumgebungen entwickelt und ist nicht deterministisch (wegen CSMA/CD, Latenzzeiten, Warteschlangen in Switches, etc.). Zur Befriedigung der Bedürfnisse der industriellen Automatisierung und der Prozess-Steuerung wurde das Konzept von echtzeitfähigem Industrial Ethernet entwickelt. POWERLINK, ein auf Standard-Ethernet basierendes Software-Protokoll, ist die bekannteste dieser echtzeitfähigen Industrial Ethernet-Lösungen am Markt. Schnelle, deterministische Antwortzeiten werden durch eine Mischung aus Zeitschlitz-und Polling-Verfahren erreicht.

Q: Warum sollte ich POWERLINK verwenden?

A: Wenn Ihre Lösung schnelle, deterministische Antwortzeiten benötigt, ist POWERLINK die richtige Lösung für Sie. POWERLINK basiert auf Standard-Ethernet und benötigt keinerlei spezielle proprietäre Hardware (ASICs, etc.). POWERLINK treibt Ihre Applikation auf bisher unerreichte Performance-Niveaus, und das zu geringsten Kosten.


Q: Bei welchen Anwendungen ist die Verwendung von POWERLINK sinnvoll?

A: POWERLINK wird in jeder Art von Anwendungen in allen Branchen verwendet, einschließlich Audio/Video, Automotive, verteilte Steuerungssysteme, Energiemanagement, Maschinenbau, Industrieautomatisierung, Eisenbahn und Schiffbau, Robotik, Unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Bildverarbeitungssysteme uvm.


Q: Welche Geräte können von POWERLINK profitieren?

A: Wenn das Gerät für einen Ethernet-Anschluss zu klein ist“. Bei allen anderen Geräten ist es sinnvoll.


Q: Welche Performance kann mit POWERLINK erzielen?

A: Erreicht werden Zykluszeiten bis hinunter auf 100 µs mit 100 ns Netzwerk-Jitter. Die minimale Zykluszeit ist abhängig von der Datenmenge, der Anzahl der Netzwerkknoten und der Häufigkeit, mit der diese kommunizieren müssen.


Q: Ist POWERLINK eine internationale Norm?

A: Ja, POWERLINK ist als Industrial Ethernet-Norm IEC 61158-13 und IEC 61784-2 definiert. POWERLINK ist der am höchsten bewertete Industrial Ethernet-Standard in China (GB/T 27960-2011) und daher dort behördlich empfohlen.


Q:
Muss ich EPSG-Mitglied sein, um diese Technologie zu nutzen oder zu implementieren?

A: Nein, POWERLINK ist eine offene Technologie. Man muss nicht Mitglied unserer Gruppe sein, um diese Technologie zu nutzen oder zu implementieren.


Q: Wie stellt die EPSG sicher, dass alle POWERLINK-Geräte dem Standard entsprechen?

A: Um POWERLINK als weltweiten Standard zu erhalten und vollständige Interoperabilität zu gewährleisten, führt die EPSG regelmäßig Zertifizierungsveranstaltungen durch. Informieren Sie sich bitte im Veranstaltungskalender über die Termine der kommenden Zertifizierungsveranstaltungen.


Q: Welche Vorteile bringt eine EPSG-Mitgliedschaft?

A: EPSG-Mitglieder können an Arbeitsgruppen für Technik und Marketing teilnehmen. Zudem eröffnet die Mitgliedschaft Möglichkeiten zur aktiven Mitarbeit am POWERLINK-Standard. EPSG-Mitglieder profitieren außerdem von der Marktmacht der Organisation, die ihren Produkten über die weltweite POWERLINK-Community hinweg Aufmerksamkeit verschafft. Link zur Broschüre hier.


Q: 
POWERLINK ist eine vollständig offene Technologie. Was bedeutet das?

A: Das bedeutet, dass die POWERLINK-Technologie Teil einer weltweit breit eingesetzten Standard-Technologie ist, völlig unabhängig von bestimmten Ländern oder Unternehmen. Jeder kann POWERLINK ohne Lizenzen, die mit der Technologie assoziiert werden, nutzen. Zudem ist auf http://sourceforge.net/projects/openpowerlink/ kostenlos ein POWERLINK-Softwarestack als Open-Source-Software erhältlich.


Q: Welche Vorteile hat die Verwendung von POWERLINK?

A: POWERLINK bringt maximale Performance und Echtzeitfähigkeit in Ihre industrielle Kommunikation und reduziert dabei die Entwicklungs- und Betriebskosten Ihrer Applikation. Die Verwendung standardisierter Geräteprofile gewährleistet die vollständige Interoperabilität und die freie Wahl bei POWERLINK-Geräten. Weiters erhöht POWERLINK die Produktivität, ist einfach zu integrieren und bringt zusätzliche Vorteile, die mit verringerten Stehzeiten verbunden sind. Komponentenhersteller benötigen keine spezielle Hardware. Zudem bietet POWERLINK auch eine hervorragende Chance zum Eintritt in den größten etablierten Markt. Ausbildung/Weiterbildung und weltweite Unterstützung sind ebenfalls verfügbar.


Q: POWERLINK ist als "CANopen über Ethernet" bekannt. Was bedeutet das?

A: POWERLINK enthält die gesamte Palette von CANopen-Mechanismen (Objektverzeichnis, PDOs, SDOs, etc.). Die von POWERLINK verwendeten Geräteprofile wurden in Zusammenarbeit mit der CiA (CAN in Automation) definiert. Sie sind daher identisch mit den CANopen-Geräteprofilen.

Q: Warum ist POWERLINK ideal für ein "integriertes Automatisierungskonzept"?

A: Das Konzept der „integrierten Automatisierung“ bezieht sich auf eine Bauweise moderner Maschinen, bei der alle Geräte an ein Netzwerk, das als Kommunikations-Backbone fungiert, angeschlossen sind. Da jede Gerätetype ihre eigenen Beschränkungen in das Netzwerk einbringt, erfüllt nur eine flexible, dezentrale Technologie die gestellten Anforderungen. Antriebstechnik- und Robotikanwendungen benötigen beispielsweise üblicherweise sehr niedrige Jitter-Werte und kurze Zykluszeiten, Bildverarbeitungssysteme verursachen eine hohe Belastung der nicht-Echtzeit-Bandbreite, Sensoren verwenden nur wenige Bytes Daten und heterogene Zykluszeiten, etc.

Dank der folgenden Schlüsselmerkmale ist POWERLINK ideal geeignet für die integrierte Automatisierung:

  • Direkte Kommunikation von Slave zu Slave (schnellste Antrieb-zu-Antrieb-Antwortzeit; keine Notwendigkeit, Daten durch den Master zu leiten)
  • Zeitschlitz-Zuweisung im Multiplex (keine Notwendigkeit, alle Daten mit der schnellsten Zykluszeit auszutauschen)
  • Dedizierte asynchrone Phase innerhalb jedes Zyklus (große nicht-Echtzeit-Bandbreite)
  • Poll Response Chaining (große Anzahl Geräte mit geringer Menge an Bytes)


Q: Welche Plattformen zur Integration von POWERLINK sind verfügbar?

A: Da es sich um ein softwarebasiertes Produkt handelt, kann POWERLINK in jede auf dem Markt verfügbare Hardwareplattform integriert werden.

Dennoch sind bei der Entscheidung für eine Plattform einige Dinge zu beachten. Bei einer Master-Implementierung spielt zum Beispiel das Betriebssystem eine entscheidende Rolle. Zykluszeiten bis hinunter auf 250 µs mit sehr kleinem Jitter lassen sich leicht mit einem Linux-Betriebssystem auf einem Standard-PC erreichen. Im Gegensatz dazu empfiehlt sich für Slave-Implementierungen eine Hardwarebeschleunigung, um die 960 ns Antwortzeit des Slave-Gerätes im POWERLINK-Netzwerk zu gewährleisten. Die meisten Plattformen bieten bereits volle Unterstützung für diese Art der Hardwarebeschleunigung.

Q: Wo bekommt man den POWERLINK-Stack?

A: Man erhält den POWERLINK-Stack auf drei Arten:

  • Die Technologie-Integratoren IXXAT, Kalycito, Kunbus, Port und Softing bieten den Stack, neben direkt auf die Integration abzielende Dienstleistungen, für mehrere Hardwareplattformen an.
  • Hilscher und HMS haben eine andere Herangehensweise. Sie verkaufen die Hardwareplattform, die den Protokollstack als Black Box enthält und bieten verschiedene Integrationsdienstleistungen.
  • Da es sich bei POWERLINK um eine open-source-Software handelt, ist der Quellcode im Code-Vorrat von SourceForge auf http://sourceforge.net/projects/openpowerlink/. verfügbar. Dabei wird Unterstützung von einem Online-Forum angeboten.

Q: Welche Betriebssysteme werden vom POWERLINK-Stack unterstützt?

A: POWERLINK ist unter jedem Betriebssystem lauffähig. Zykluszeit und Netzwerk-Jitter stehen in direktem Zusammenhang mit dem Betriebssystem selbst. Mit einem Windows-basierten POWERLINK-Master werden Zykluszeiten um 10 ms erreicht, während ein Linux-basierter POWERLINK-Master mit 250 µs laufen kann.


Q: Welche POWERLINK-Features sind verfügbar?

A: Da POWERLINK zur Datenübertragung über das Netzwerk einzelne Telegramme verwendet, kann der Netzwerkzyklus leicht an die Bedürfnisse einer Applikation angepasst werden. Alle Features sind miteinander kompatibel und können deshalb auch in Netzwerken verwendet werden, welche gewisse Features nicht unterstützen:

Multiplexing: Dieses Feature ermöglicht eine Kombination von hochfrequenten Antriebsanwendungen und einer Temperatursteuerung in einem Netzwerk. Achsen, die in jedem Netzwerkzyklus Positionierungsdaten austauschen, werden mit Temperatursensoren gemischt, die jeden n-ten Zyklus vervielfacht werden.

Poll Response Chaining: Bei der Entwicklung eines Systems mit POWERLINK muss man sich nicht vorab zwischen einem zentralistischen oder dezentralen Aufbau entscheiden. Poll Response Chaining ermöglicht das Zeit-basierende Antworten auf Slaves in einem Netzwerk.

MultiASnd: In Branchen wie dem mobilen Maschinenbau werden Kameras breit eingesetzt. Dennoch erzeugen Kameras im Netzwerk einen starken asynchronen Datenverkehr. Daher wurde in der Vergangenheit eine getrennte Verkabelung für Echtzeit- und nicht-Echtzeit-Datenbenötigt. Mit POWERLINK kann man beide Arten von Daten in einem einzigen Netzwerk kombinieren. MultiASnd erhöht die asynchrone Bandbreite auf das dafür erforderliche Maß.

Redundanz: In Prozessautomatisierungs-Applikationen und der Windkraft ist Redundanz ein entscheidender Faktor. Beim Ausfall einer Anlage oder Windturbine entstehen enorme Kosten, die durch die Reduktion von Stehzeiten kompensiert werden können. Mit POWERLINK kann man die Redundanz wählen, die sich am besten für die Reduktion der Stillstandskosten eignet. Hier unterscheiden wir zwischen der Ring-, Medien- oder Master-Redundanz.<xml></xml>


Q: Welches Werkzeug kann man zum Erstellen einer POWERLINK-Konfiguration nutzen?

A: Eine POWERLINK-Masterkonfiguration herzustellen ist einfach. Jede Slave-Komponente hat eine zugehörige XML-Gerätebeschreibungsdatei (XDD). Für die Netzwerkkonfiguration sind mehrere Entwicklungswerkzeuge verfügbar (z.B. openCONFIGURATOR im Code-Vorrat von SourceForge). Diese Werkzeuge ermöglichen den Aufbau des Netzwerks undvisualisieren zudem die relevanten erzeugten Variablen.Fremdprodukte lassen sich mittels XDD-Dateien importieren und integrieren.

Nach Aufbau und Konfiguration des Netzwerksgeneriert das Tool automatisch eine CDC-Datei, die als Konfigurationsdatei des POWERLINK-Masters dient.


Q: Wie integriert man eigene Slaves in ein POWERLINK-Netzwerk?

A: Jede Slave-Komponente hat eine XML-Gerätebeschreibungsdatei, die alle für das Konfigurieren des Slaves erforderlichen Parameter und Variableninformationen enthält. Einmal importiert, erfolgen Aufbau und Konfiguration wie gewohnt.


Q: Wie funktioniert Troubleshooting in einem POWERLINK-Netzwerk?

A: Als POWERLINK-Master laufende Steuerungen haben meist einen Datenerfassungsmechanismus für Fehlermeldungen. Überprüfen Sie die Protokolldatei auf Einträge, die sich auf POWERLINK beziehen könnten.

POWERLINK selbst betreibt auf jedem Gerät Fehlerzähler. Diese zählen Telegrammverlust-Fehler, CRC-Fehler, Timeouts, etc. und können von den entsprechenden Objekten über SDOs ausgelesen werden.

Zusätzlich kann jedes Standard-Netzwerk-Tracing-Tool für die Diagnose auf Netzwerkebene verwendet werden. Die meist-verwendeten Werkzeuge sind Wireshark (Open-Source) und OmniPeak (kommerziell). Dafür muss man lediglich den PC mit dem Netzwerk verbinden und das Tool starten, um den Datenverkehr zu diagnostizieren. Der PC sollte dabei mit dem POWERLINK-Netzwerk über einen Hub verbunden werden und alle Protokolle (TCP/IP, etc.) auf der Tracking-Schnittstelle deaktiviert sein. Für Hochpräzisions-Netzwerktracing empfiehlt sich die Verwendung einer Ethernet-Analysehardware.

Q: Wie berechnet man die POWERLINK-Zykluszeit?

A: Die Minimum-POWERLINK-Zykluszeit wird durch die Anzahl der Knoten im Netzwerk und der Menge an von jedem Knoten gesendeten Daten bestimmt.

Jedes Netzwerk hat folgende Frames:

  • 1x SoC (64 Bytes)
  • nx PReq/PRes (64-1500 Bytes)
  • 1x SoA (64 Bytes)
  • 1x ASnd (300-1500 Bytes)

Die Übertragungszeit errechnet sich aus der Gesamtzahl der Bits im Netzwerk (Nutz-Bytes * 8 + 64-bit Header), bestimmt durch (Bits * 10 ns). Die Antwortzeit muss ebenfalls addiert werden (idealerweise 960 ns Abstand zwischen allen Frames).


Q: In einem Netzwerk-Trace sehe ich Nicht-POWERLINK-Frames. Stimmt etwas nicht?

A: Auf einem Standard-PC sind die Netzwerkschnittstellen gewöhnlich für TCP/IP-Netzwerke konfiguriert, um Kommunikationskanäle zu anderen PCs oder dem Internet aufzubauen (z.B. DHCP für IP-Adressanforderungen, SMB-Traffic zum Auffinden von Windows-Shares, HTTP, etc.). Dieser Verkehr ist im Netzwerk-Trace sichtbar und kann das POWERLINK-Netzwerk beeinflussen.

Deshalb sollten auf der für das Netzwerk-Tracing verwendeten Schnittstelle alle Protokolle deaktiviert werden. Wie, ist abhängig vom Betriebssystem. In Windows ist eine Deaktivierung aller Protokolle in den Adapter-Einstellungen der Netzwerkkarte möglich.

Q: Mein Netzwerk-Trace zeigt einige Frames in falscher Reihenfolge, aber der Master findet keinen Fehler. Stimmt etwas nicht?

A: Hier ist ein Problem mit dem Netzwerk-Trace nicht auszuschließen. Um einen sauberen Trace zu erhalten, sollte ein separater PC, der über ein Hub mit dem Gerät verbunden ist, verwendet und alle Protokolle auf der Tracing-Schnittstelle deaktiviert werden. Für deterministisches Tracing mit präzisen Zeitstempeln empfiehlt sich die Verwendung eines Netzwerk-Analysetools.


Q: Wie finde ich sporadische Fehler in einem POWERLINK-Netzwerk?

A: Als erster Schritt sollte das Problem isoliert und reproduzierbar gemacht werden. Die Nutzung von Filterfunktionen des Netzwerk-Trace wird das Problem lokalisieren und den Fehler identifizieren. Verschiedene Netzwerk-Tools beinhalten Auslösefunktionen, welche das Aufspüren von sporadischen Fehlern erleichtern.

Q: Ich habe Probleme mit meinen Slave-Geräten. Wen kann ich kontaktieren?

A: Ihr direkter Ansprechpartner ist das Support-Team des Geräteherstellers. Um wirksam Hilfe zu erlangen, bereiten Sie bitte Informationen wie den Gerätetyp des Slaves, die zugehörige XDD-Datei, den Typ des POWERLINK-Masters (SPS-Type, Version des Betriebs-/Runtimesystems), etwaige Fehlerprotokolle von Gerät oder Master und nach Möglichkeit einen Wireshark-Trace, der auf das Problem hinweist, vor.

Q: Ich habe einige Fragen zur Technologie selbst. Wen kann ich kontaktieren?

A: Bitte kontaktieren Sie das POWERLINK-Office unter office@ethernet-powerlink.org.

Q: Wie groß ist die verfügbare asynchrone Kommunikationsbandbreite?

A: Die in einem asynchronen Frame übertragene Datenmenge wird von der asynchronen MTU (Maximum Transfer Unit) bestimmt. Dieser Wert lässt sich im Netzwerkkonfigurations-Tool auf der Master-Seite einstellen. Um einen höheren Datendurchsatz zu erzielen, kann durch Verändern des Wertes eine zusätzliche asynchrone Bandbreite bereitgestellt werden. Zusätzlich kann man das Feature „Multiple ASnd“ nutzen, das mehreren Stationen erlaubt, in einem einzigen Zyklus asynchrone Daten zu senden.

Q: Was ist der Unterschied zwischem statischem und dynamischem Mapping?

A: PDO-Mapping bestimmt, welche Daten zyklisch importiert und welche exportiert werden. Verwendet ein Gerät statisches Mapping, wird die Mapping-Konfiguration vom Gerätehersteller vorgegeben und kann vom Anwender nicht geändert werden. Bei dynamischem Mapping lässt sich die Konfiguration passend zu den Anforderungen der Applikation vom Anwendereinstellen.

Gewöhnlich verwenden Geräte mit geringem zyklischem Datenaufkommen wie Geber oder Sensoren statisches Mapping, während Geräte mit vielen Einstellmöglichkeiten, etwa Antriebe, dynamisches Mapping nutzen.

Q: Mein Netzwerkprogrammier-/konfigurationstool akzeptiert meine Gerätebeschreibungsdatei (.xdd) nicht. Was kann ich tun?

A: Sie können Ihre XDD-Datei mithilfe des auf der EPSG-Website online verfügbaren XDD-Check-Dienstes validieren. Liefert der Checker Fehlermeldungen, setzen Sie sich mit dem Gerätehersteller in Verbindung, von dem die XDD-Datei stammt. Findet der Checker keine Fehler, setzen Sie sich mit dem Lieferanten Ihres Konfigurations- oder Programmiertools in Verbindung.