DIL-32 Kommunikations-IC für Real-Time-Ethernet, digitale E/A und IoT-Kommunikation

Eine kompakte Hardware für alle Real-Time-Ethernet Slaves

Protokollunabhängige Objekt-Schnittstelle zur Applikation

Objekt- und Gerätedefinition durch netXStudio

Integrierter OPC UA Server & MQTT Client

Integrierter Web Server

Direkte Anbindung digitaler E/A per Schieberegister

netIC IOT – Objektorientiert und IoT-Ready

Kompakte Feldgeräte werden zunehmend mit mehr Intelligenz und Funktionen ausgestattet. Speziell für Industrie 4.0 soll ein durchgängiges, objektorientiertes Datenmodell vom Feldgerät bis zur Managementebene etabliert werden. Dabei sollen die Objekte neben Real-Time-Ethernet auch mittels IoT-Kommunikation direkt in die Cloud oder an ein Edge-Gateway übertragen werden. Um dem gerecht zu werden, hat Hilscher sein kompaktes DIL-32 Kommunikations-IC netIC weiterentwickelt und mit zentralen IoT-Funktionen ausgestattet.

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

Das neue IoT-fähige netIC IOT basiert auf dem Multiprotokoll-Chip netX 52 und ist so konzipiert, dass es dem OEM das höchste Maß an Flexibilität bei gleichzeitig einfachster Handhabung bietet. Mit dem netIC IOT kann der Anwender neben performanter Real-Time-Ethernet Kommunikation auf dem gleichen Kabel Daten per OPC UA oder MQTT übertragen - rückwirkungsfrei und an der SPS vorbei. Dabei werden alle Nutz- und Servicedaten des Endgerätes unabhängig vom Kommunikationsprotokoll in einem einheitlichen Objektmodell dargestellt.

Ermöglicht wird dies durch das intelligente Engineering Tool netXStudio, das den OEM-Hersteller durch den kompletten „Build-Prozess“ seines Geräts führt und mit dem der OEM zukünftig sogar das Pinning des netIC IOT an seine Bedürfnisse anpassen kann. Standardfunktionen wie z.B. eine SSIO Schnittstelle für direkte E/A Daten oder die SPI-Anbindung an die Host CPU bleiben dem netIC IOT natürlich erhalten.

Um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, gibt es netIC für Real-Time-Ethernet in zwei verschiedenen Ausprägungen:
netIC	netIC IOT
Für einfache Feldgeräte ohne hohen Datendurchsatz Arbeitet als Embedded Gateway Host Anbindung per Modbus RTU über UART Anbindung digitaler E/A per Schieberegister über SSIO Schnittstelle Konfiguration mittels einfachem, grafischen Tool Integrierter Webserver 4MB Flash & 4MB SDRAM	Für intelligente Feldgeräte im Umfeld von Industrie 4.0 Kommunikationsschnittstelle mit Dual-Port-Memory Layout Host Anbindung per protokollunabhängigem Objekt Modell über 50MHz SPI (SPM) Anbindung digitaler E/A per Schieberegister über SSIO Schnittstelle Geräte Engineering per netXStudio Objekt- und Gerätedefinition Erstellen eigener Webseiten Benutzerverwaltung ...uvm. Integrierter Web Server Integrierter OPC UA Server & MQTT Client 4MB Flash & 8MB SDRAM

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.

Die Firmware des netIC IOT bietet einen Kanal (Channel 0) an, auf die der Host Prozessor standardmäßig per 50MHz SPI (SPM) zugreift. Dieser Channel 0 stellt der Anwendung zum einen die Echtzeit-Ethernet Daten als auch die IoT Daten bereit. Die Besonderheit des netIC IOT ist, dass die Daten nicht als einfaches Speicherabbild übergeben werden, sondern in der protokollunabhängigen Objekt Darstellung netPROXY.

Über eine zusätzliche synchrone serielle Schnittstelle (SSIO) können mittels konventioneller Schieberegister digitale E/A direkt angebunden werden, die dann von der Applikation, per Echtzeit-Ethernet- oder auch IoT-Kommunikation genutzt werden.

Channel 0:	Zyklische / azyklische Echtzeit-Ethernet Daten & IoT Daten mittels OPC UA / MQTT
SSIO:	Digitale E/A per Schieberegister

Protokollunabhängige Objektschnittstelle netPROXY

Protocol Jedes Netzwerksystem bietet spezifische Dienste an, die der Anwender in der Regel selbst in seiner Applikation anprogrammieren muss. Das erfordert ein tiefes Verständnis der Funktionsweise des jeweiligen Netzwerksystems und verursacht mit jedem neuen Netzwerk zusätzlichen Aufwand in der Applikationssoftware. An diesem Punkt setzt die netPROXY Technologie an. Der Grundgedanke von netPROXY ist die Ausbildung einer geräteorientierten Objekt- und Dienstschnittstelle zwischen Applikationen und Kommunikation. Diese Abstraktionsschicht versteckt sowohl die Komplexität als auch die unterschiedlichen APIs der Netzwerkprotokolle und ermöglicht mit wenigen, einfachen Diensten den zyklischen bzw. azyklischen Datenaustausch.

Der Gerätehersteller muss nur noch die generische Objektschnittstelle in seine Applikation einbinden und netPROXY setzt die Objekte selbstständig in entsprechende Netzwerkdienste um. Damit kann der OEM seine Anwendung komplett losgelöst von netzwerkspezifischen Anforderungen erstellen und erhält ein echtes Multiprotokollgerät.

Unterstützt wird der OEM durch ein intelligentes Engineering Tool, das ihn durch den kompletten „Build-Prozess“ des Endgeräts führt. In diesem Prozess erstellt der OEM das Objektmodell für sein Gerät und die Daten werden zum Teil automatisch auf das gewünschte Kommunikationssystem gemappt. Neben Einstellungen für OPC UA, MQTT und der Benutzerverwaltung kann zukünftig sogar das Pinning des DIL-32 IC angepasst werden.

Als Resultat erhält der OEM ein downloadfähiges Image für sein Gerät, eine personalisierte Gerätebeschreibungsdatei (EDS) sowie den Sourcecode für die Anbindung an seine Applikation (.h).