In vielen Industrieanlagen stehen Betreiber vor der Modernisierung bestehender Automatisierungslösungen, ohne tief in bewährte Steuerungsarchitekturen eingreifen zu können. Durch fehlende Dokumentation, knappe Ressourcen und proprietäre Kommunikationsprotokolle sind Anpassungen der Steuerungslogik oft nicht möglich.
Abgekündigte Elektronikkomponenten machten die Erneuerung der Automatisierungsplattform einer Anlage zur Behälterglasherstellung erforderlich. Gleichzeitig sollte ein neues, ASi-basiertes Sicherheitskonzept integriert werden. Die bestehende Steuerungsarchitektur basierte jedoch vollständig auf einem eigens entwickelten CAN-Protokoll, das tief in die Softwarelogik eingebunden war. Eine Änderung der Kommunikation hätte umfangreiche Anpassungen der Applikation erfordert.
Proprietäre Kommunikation als Integrationshürde
Die zentrale Steuereinheit kommunizierte ausschließlich über CAN und bot keine direkte Anbindung moderner Feldbusse wie EtherCAT oder Profinet. Die neue Sicherheitssteuerung stellte ihre Schnittstelle nur als EtherCAT-SubDevice bereit. Für die Kommunikation war deshalb ein EtherCAT-MainDevice erforderlich.
Übliche CAN-EtherCAT-Gateways kamen dafür nicht infrage, da sie meist selbst als EtherCAT-SubDevices arbeiten und keine Kommunikation mit weiteren SubDevices initiieren können.
Kundenspezifisches Gateway verbindet zwei Kommunikationswelten
Realisiert wurde die Verbindung mit einem angepassten CAN-EtherCAT-Gateway auf Basis der modularen esd Embedded Platform (esdEP). Als Hardware diente das Standardprodukt CAN-CBX-CPU/A9 mit einem CAN- und zwei Ethernet-Ports. Das Gateway übernimmt die EtherCAT-MainDevice-Funktion und stellt die bidirektionale Verbindung zwischen der bestehenden CAN-Steuerung und der neuen EtherCAT-basierten Sicherheitssteuerung her.
Die Software basiert auf Linux, dem esd CAN Device Treiber inklusive NTCAN-API sowie dem integrierten esd EtherCAT-MainDevice-Stack. Damit lässt sich die Kommunikation mit der Sicherheitssteuerung deterministisch und echtzeitfähig umsetzen, während die bestehende CAN-Softwarearchitektur erhalten bleibt.
Emulation des Kommunikationsverhaltens
Die zentrale Integrationsleistung bestand in der Umsetzung des proprietären CAN-Protokolls. Mit dem Anlagenhersteller wurden Telegrammstrukturen, Kommunikationsabläufe und Busverhalten analysiert und mit einer spezifisch entwickelten Softwarekomponente in die Gateway-Software integriert.
Das Gateway emuliert dabei gezielt das Verhalten bestehender Systemkomponenten – einschließlich definierter Telegrammfolgen, Timing-Eigenschaften und Reaktionsmuster. Für die vorhandene Steuerung verhält es sich damit wie ein bekanntes Systemelement.
Erweiterte Diagnosemöglichkeiten
Über die integrierte EtherCAN-Technologie stellt der CAN Device Treiber eine Remote-CAN-Schnittstelle bereit. Der CAN-Datenverkehr kann dadurch mit CANreal auch über IP-Netzwerke analysiert werden. Für die EtherCAT-Seite steht die esd EtherCAT Workbench zur Online-Diagnose und Konfiguration zur Verfügung.
_.jpg "Mit IO-Link zur Standard-Bedienstelle")
