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Wegbereiter für Kompaktgeräte

Text: Peter Fuchs, KW-Software, und Christoph Hecker, Renesas Electronics Foto: Renesas Electronics
Der Chip TPS-1 senkt die Kosten für den Anschluss einfacher und kleiner Feldgeräte wieI/Os oder Antriebe an Profinet IO. Damit eröffnet die Single-Chip-Lösung ein breites Feld neuer Anwendungen.

Intensiver als früher beeinflussen Anwender und ihre Organisationen wie Namur oder AIDA die Entwicklung der Kommunikationstechnik in der Industrie und nennen den Herstellern klare Anforderungen für die jeweiligen Einsatzszenarien. Die Spannweite der geforderten Kommunikationstechnik ist groß - vom unverändert beliebten 4-20mA-Standard über Feldbussysteme wie Interbus, Profibus oder Foundation Fieldbus bis hin zu den ethernetbasierten Lösungen. Ein Beispiel ist der verbreitete Einsatz von Profinet IO in den Fertigungsstraßen der deutschen Automobilhersteller mit den dort typischen komplexen Geräten und Systemen. Deshalb wurde wiederholt die Frage nach einer Weiterentwicklung der Technik in der Automatisierung diskutiert. Der Leistungsumfang von Profinet in der aktuellen Version 2.3 lässt kaum Zweifel aufkommen: Mit wenigen Einschränkungen wird Industrial Ethernet als die Lösung der Zukunft betrachtet. Auf Seite einfacher und kompakter Systeme und Geräte wurde der Einsatz wegen zu hoher Kosten aber bislang erheblich ausgebremst. Deshalb haben die Unternehmen Phoenix Contact, Siemens und Renesas Electronics gemeinsam mit zwei Institutspartnern einen speziellen Chip - den Tiger Profinet Single-Chip, kurz TPS-1 - für den Anschluss von I/Os, kompakten Feldgeräten und Antrieben an Profinet IO entwickelt. Er ist im Leistungsspektrum unterhalb von ERTEC 400 und ERTEC 200 positioniert. Damit steht nun für die verschiedenen Integrationsaufgaben ein passender Chip zur Verfügung. Der TPS-1 stellt als Single-Chip-Lösung das Profinet-Protokoll und einen 3-Port-RT/IRT-Switch bereits im Chip bereit und benötigt außer seriellen Flash für Firmware und Konfiguration keine weiteren Komponenten.

Kosten und Leistung

Die Realisierung einer Profinet-Schnittstelle mit dem TPS-1 ist gegenüber einer ERTEC-Lösung spürbar kostengünstiger, da die Kosten für externe Speicher sowie Betriebslizenz und Entwicklungswerkzeug eines Software-Stacks entfallen. Auch die Entwicklungszeit verkürzt sich, da das Protokoll bereits im Chip zur Verfügung steht. Nur die Peripheriebeschaltung muss noch erarbeitet werden. Auf Seiten von Profinet unterstützt der TPS-1 sämtliche Dienste der Conformance Class C, einschließlich der neuen Funktionen aus Version 2.3. Durch die kompakte Bauform benötigt eine Schnittstellenintegration etwa 260 mm 2bei einer Verlustleistung von rund 800 mW für Kupfer als Übertragungsmedium. Auf Seiten der Applikation trennt der neue Chip bewusst die Schnittstellen von der Anwendungsfunktionalität, damit eine bereits existierende Anwendung unverändert bleiben kann und nicht auf einen neuen Baustein oder ein anderes Betriebssystem portiert werden muss. Die interne CPU des TPS-1 sorgt dafür, dass die Applikations-CPU des Gerätes keine zusätzliche Rechenleistung für Profinet bereitzustellen braucht und die Schaltungsteile auch von der Rechenleistung her entkoppelt bleiben. Dies ist ein Vorteil bei Umrüstungen existierender feldbus-basierter Geräte auf den Ethernet-Standard. Sollen Geräteapplikation und Kommunikation jedoch auf der gleichen CPU ablaufen oder zum Beispiel umfangreiche Mengengerüste bezüglich Slots/Subslots unterstützt werden, ist der ERTEC 200 die geeignetere Lösung.

Fertigung, Distribution und Support

Die Vermarktungsrechte am TPS-1 liegen bei dem zur Phoenix-Contact-Gruppe gehörenden Unternehmen KW-Software. Er wird von Renesas Electronics gefertigt und zusammen mit den von Siemens entwickelten ERTEC-Chips über weltweite Vertriebskanäle angeboten. Über dieselben Kanäle erfolgt auch der Support der Anwender. KW-Software übernimmt die Pflege und Weiterentwicklung der Software-Komponenten rund um den TPS-1 und unterstützt Renesas Electronics bei der weltweiten Distribution durch Support bei der Klärung systembezogener Fragen und Realisierung kundenspezifischer Lösungen.

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