IIoT & Energietechnik
Ein Hub, der Positioniersysteme über ein Ethernet-Kabel an die Steuerung bringt
Für halstrup-walcher haben wir die Firmware des PSxHub entwickelt: ein IO-Link-Hub, der Positionierantriebe bündelt und über Echtzeit-Ethernet an die Maschinensteuerung anbindet. Die Software ist so gebaut, dass der Kunde Feldbus und Hardware seitdem selbst wechselt.
Die Aufgabe
An einer Maschine mit Formatverstellung sitzen viele kleine Positionierantriebe, und jeder von ihnen braucht Strom, Daten und eine Adresse an der Steuerung. Bisher hieß das: jeder Antrieb ein eigenes Kabel zur Steuerung, jeder Feldbus eine eigene Variante des Antriebs.
halstrup-walcher wollte einen Hub dazwischen: Die Antriebe hängen mit IO-Link am Hub, der Hub hängt mit einem einzigen Ethernet-Kabel am Feldbus der Steuerung. Der Hub kennt den Zustand aller Antriebe, fährt sie im Gleichlauf und meldet der Steuerung, was sie wissen muss. Und weil Maschinenbauer unterschiedliche Feldbusse einsetzen, sollte ein Wechsel des Feldbusses eine Sache der Firmware sein, nicht der Hardware. Für den Auftraggeber war es das erste Produkt mit objektorientierter Firmware; die Basis sollte so angelegt sein, dass sein eigenes Team sie danach übernimmt und weiterentwickelt.
Die Lösung
Die Firmware trennt drei Dinge: die Anwendung mit Hub-Zustandsautomat, Gleichlauf und Antriebsverwaltung, die Kommunikation zur Steuerung über den Feldbus-Stack, und die Hardware darunter. Zwischen Anwendung und Feldbus sitzt eine Abbildung der Dienste und Objekte, damit die Anwendung nicht weiß, ob sie über POWERLINK oder EtherCAT angesprochen wird. Der zweite Feldbus kam so als Modul dazu, mit Konformitätstest, ohne Änderung an der Antriebslogik.
Dasselbe Prinzip trug die Portierung: Die erste Generation lief auf einem Mikrocontroller mit separatem Netzwerkbaustein, die zweite auf einem Multiprotokoll-SoC, der beides vereint. Weil die Hardwareschicht auf semf, unserer Softwarearchitektur, gekapselt ist, wanderte die Anwendung mit; neu geschrieben wurde die Hardwareabstraktion, geprüft mit Integrationstests in der CI-Pipeline, bevor die Anwendung darauf lief.
Entstanden sind die Firmware für beide Generationen, die Architektur- und Zustandsautomat-Beschreibung, die Gerätebeschreibung für die Steuerung und der Systemtest gegen eine reale SPS. Mit dieser Basis hat halstrup-walcher die Serienüberleitung und die Weiterentwicklung im eigenen Haus übernommen; der PSxHub ist heute mit weiteren Feldbussen und in mehreren Ausbaustufen am Markt.