COMX 51-RE

Flexibles Modul für die Industriekommunikation und IoT

Im Zuge der Dezentralisierung in der Automatisierungstechnik werden neben Steuerungsfunktionen vermehrt auch IT-Funktionen in die leistungsfähigen Prozessoren der Feldgeräte verlagert. Zusätzlich sollen diese intelligenten Feldgeräte auch an das „Internet der Dinge“ angebunden werden, um Analyse-, Zustands- oder Diagnose-Daten an eine überlagerte Cloud-Applikation zu liefern.

Grundvoraussetzung ist neben performantem Echtzeit-Ethernet der Zugang zum Standard Ethernet über eine gemeinsame Verkabelung. Idealerweise enthält die zentrale Kommunikationseinheit bereits Basis-IT-Funktionen, z.B. einen Webserver, sowie grundlegende IoT-Funktionalitäten, z.B. einen integrierten OPC UA Server bzw. MQTT Client.

Anwendungsszenario: Mit integriertem OPC UA / MQTT, können Feldgeräte wertsteigernde Daten für Edge Geräte oder für Cloudservices über dasselbe physische Kabel zur Verfügung stellen.

Einheitliche Software-Struktur zur Applikation

netX basierte Produkte bieten als einheitliche Schnittstelle zum Host-Prozessor ein internes Dual-Port-Memory, über das der Datenaustausch abgewickelt wird. Das Dual-Port-Memory besitzt ein fest definiertes Layout, bestehend aus einem Systemkanal, einem Handshakekanal sowie bis zu 4 Kommunikationskanälen, die unabhängige Funktionen / Protokolle abbilden können.

Je nach Funktionsumfang der geladenen netX Firmware, variiert die Anzahl der Kommunikationskanäle, die der Applikation angeboten wird. Allen Lösungen gemein ist, dass im ersten Kanal (Kanal 0) immer die Echtzeit-Ethernet Daten abgebildet werden.

Im Maximalausbau bietet die Firmware für COMX 51 drei separate Kanäle an, auf die der Host Prozessor per 50MHz SPI zugreift:

Host Anbindung über schnelles SPI

Abhängig vom Produkt erfolgt der Zugriff auf das netX interne Dual-Port-Memory entweder per 8/16bit breitem Parallelbus (DPM-Mode) oder seriell mittels 50MHz SPI (SPM-Mode).

Im DPM-Mode kann in der Regel (Adressleitungen: A0 - A13) nur auf den Kanal 0 für Echtzeit-Ethernet zugegriffen werden. Wohingegen im SPM-Mode die Applikation immer den Kanal 0 für Echtzeit-Ethernet als auch Kanal 1 und 2 für zusätzliche IT & IoT Funktionen bedienen kann.

Die folgende Tabelle zeigt die Zuordnung der Ethernet-Protokolle zu den Kommunikationskanälen für die jeweilige Betriebsart der Host-Schnittstelle:

Ethernet Kommunikation

Wie alle netX-basierten Produkte besitzt COMX 51 vier MAC Adressen (MAC0 - MAC3). Diese entstammen standardmäßig dem Hilscher MAC Adressen Pool und werden im Produktionsprozess eingespielt. MAC Adressen 0 bis 2 sind für Real-Time Ethernet Kommunikation reserviert, die MAC Adresse 3 ist der separaten Raw Ethernet Kommunikation vorbehalten. Dabei erfolgt die Aufteilung des eingehenden Ethernet-Traffic für separate MAC Adressen bereits im Real-Time Ethernet Switch des netX Controllers.

Zur Anbindung von Internet Protokollen bzw. Ethernet Diensten greift die Applikation auf den Kanal 1 des COMX 51 zu. Je nach Anforderungen der Applikation kann der TCP Socket Mode oder Raw Ethernet Mode verwendet werden.

Im TCP Socket Mode kann die Host Applikation eigene UDP/TCP basierte Dienste mittels bereitgestellter Socket Schnittstelle ans Netzwerk anbinden. Dabei wird der netX integrierte TCP/IP Stack und IP Adresse mitverwendet und die Host Applikation ist im Netzwerk mit denselben Netzwerk Parameter sichtbar wie das Real-Time Ethernet Protokoll.

Im Raw Ethernet Mode kann die Host Applikation auf das Netzwerk transparent zugreifen, als ob es einen separaten Netzwerk Anschluss hätte. Die Anbindung erfolgt im netX Real-Time Ethernet Switch über eine separate Ethernet MAC Adresse. So ist die Host Applikation im Netzwerk als individuelles Gerät sichtbar und kann eigene Netzwerk Parameter frei auswählen (z.B. die IP Adresse eines im Linux Host System integrierten TCP/IP Stack).

COMX 51-RE hat 4 MAC-Adressen: MAC0 bis MAC3.