Runtime Kommunikation

Was ist Runtime

Unter Runtime versteht man die notwendigen Gemeinsamkeiten von Funktionen und Diensten, welche bei kooperierenden Automatisierungskomponenten bestehen müssen, um eine Automatisierungsaufgabe zu erfüllen. Voraussetzung ist hierbei, dass Kompatibilität, Mischbarkeit, Performance und die Kommunikation zwischen zwei Geräten gelingt.

Welche Arten von Automatisierungskomponenten gibt es?

  • Automatisierungskomponenten mit fester Funktionalität
    Darunter fallen z.B. Ventile, Antriebe, Aktoren und Sensoren. Sie werden vom Hersteller sofort nutzbar geliefert.
  • Automatisierungskomponenten mit frei programmierbarer und ladbarer Funktionalität
    Darunter fallen SPS und PCs. Sie werden vom Nutzer speziell konfiguriert oder programmiert.

Die beiden Komponenten haben häufig einen individuellen Innenaufbau. Äußerlich betrachtet verhalten sich jedoch beide gleich. Sie sind eine Ansammlung von Automatisierungsobjekten mit COM-Interfaces.

Welche Arten von COM-Interfaces gibt es?

  • Pflichtinterfaces
    Darunter versteht man einen bestimmten Standard, welchen alle Geräte vorweisen müssen. Dazu gehören durch COM definierte Interfaces wie Identifikation und die Unterstützung der Daten- und Eventverschaltung zwischen AUTOs.
  • Wahlinterfaces
    Dies sind Merkmale, die nicht jedes Gerät erbringen muss. Soll diese Funktion jedoch angewendet werden, sind eine vorschriftsmäßige Interface- Implementierung notwendig.
  • Benutzerspezifische Interfaces
    Sie werden mit Programmierwerkzeugen erstellt und sind eventuell zielsystemspezifisch.
  • Gerätespezifische Interfaces
    Mit ihnen kann man gerätespezifische Leistungen nutzen. Eine Standardisierung ist hierbei nicht möglich. Eine Implementierung findet normalerweise in Firmware statt. Die Objekte, welche gerätespezifischen Interfaces anwenden, bilden das Geräteobjektmodell.

Welche Implementierungsarten gibt es Automatisierungsobjekte?

Automatisierungsobjekte stellen COM-Objekte mit bestimmten Interfaces dar. Auf der Kommunikationsleitung werden standardisierte DCOM-Pakete übertragen. Diese Pakete werden im Client erstellt und im Server analysiert und interpretiert. Wie dies genau geschieht, hängt von dem jeweiligen System ab, solange die Regeln für den DCOM-Objektbus beachtet werden.

Was ist allgemeine Kommunikation?

Die gemeinsame Sprache, welche alle Geräte beherrschen müssen, heißt DCOM. Mit ihrer Hilfe wird die Kommunikation begonnen. Die Konstruktion (Engineering) und der Start (Start-up) werden über DCOM und TCP/IP durchgeführt. Soll in der folgenden Betriebsphase Echtzeitkommunikation stattfinden, kann dann ein optimierter Kommunikationskanal herangezogen werden. Die Kommunikation zwischen zwei Knoten erfolgt so über RPC/DCOM auf Applikationsebene. Für den Transport und die Adressierung wird TCP/IP Protokoll einschließlich DCE RPC genutzt. Es ist weit verbreitet und überall verfügbar. Unterlagerte Systeme werden über Runtime-Stellvertreter (Proxy) und über Engineering-Stellvertreter mit der Applikation verknüpft.

Was ist Echtzeitkommunikation?

Um wettbewerbsfähig zu sein und zu bleiben, stellt für Unternehmen heutzutage die Erreichbarkeit einen wesentlichen Wettbewerbsvorteil dar. Auf je mehr Wegen das Unternehmen jedoch zu erreichen ist, desto stärker sinkt jedoch die Erreichbarkeit der einzelnen Teilnehmer. Dies führt zu einer längeren Reaktionszeit bei der Entscheidungsfindung und in der Kommunikation mit dem Kunden. Mit Hilfe von Echtzeitkommunikation können Geschäftsprozesse bedeutend schneller ausgeführt werden. Zukünftig wird Echtzeitkommunikation laut Experten vor allem in den Bereichen ,, prozessunterstützende Kommunikation“ und ,,AdHoc-Kommunikation“ eine wachsende Rolle spielen. „Prozessunterstützende Kommunikation” entsteht bei teilautomatisierten Abläufen, bei welchen Menschen eingreifen und miteinander kommunizieren müssen. „Adhoc-Kommunikation” findet hingegen dann statt, wenn Kommunikationspartner spontan miteinander Informationen austauschen. Echtzeitkommunikation bietet hier die Möglichkeit einer Kosten- und Zeitersparnis sowie einer Qualitätssteigerung.

Wie funktioniert Echtzeitkommunikation?

Im klassischen Sinne stellen IP-Protokolle eine für alle zugängliche Plattform dar, welche für die Übertragung von Daten und Sprache genutzt werden kann. Die Echtzeitkommunikation wird mit Standardnetzkomponenten wie Switches und Standard-Ethernet-Controllern durchgeführt. So können bereits existierende Ethernet-Strukturen genutzt werden. Wichtig ist besonders, dass der Prozessor von Geräten, bei denen Echtzeitkommunikation eingerichtet wird, möglichst gering belastet wird. Nur so liegt die Priorität weiterhin bei der Bearbeitung des Anwenderprogrammes.

Weniger relevant ist hingegen die Übertragungsgeschwindigkeit auf der Leitung bei 100 Mbit-Ethernet im Verhältnis zur Leistung im Gerät. Die Dauer für die Bereitstellung der Daten in der Applikation des Anbieters wird nicht beeinflusst. Selbiges gilt für die Verarbeitung empfangener Daten. Vor allem bei der Bearbeitung der Kommunikations-Stacks im Provider und Consumer stellen sich nennenswerte Verbesserungen bei den Aktualisierungsraten ein.

Wie wird Echtzeitkommunikation genutzt?

Der Nutzer stellt im Engineering Tool ein, ob eine Echtzeitkommunikation zwischen zwei Geräten stattfinden soll. Diese wird dann über den DCOM-Kanal durchgeführt. Dieser Kanal ermöglicht die Übertragung von zyklischen und azyklischen Daten.

  • Zyklische Daten sind zum Beispiel Prozesswerte. Sie werden zwischen Sender und Empfänger in einem festen Raster ohne Sicherung oder Quittierung übermittelt. Werden innerhalb einer bestimmten Zeit, der Überwachungszeit, keine Daten empfangen, werden projektierte Ersatzwerte weitergegeben. So wird mit Hilfe der zyklischen Übertragung gewährleistet, dass selbst bei einem Ausfall immer aktuelle Daten verfügbar sind.
  • Azyklische Daten sind zum Beispiel Prozessdaten aus Änderungen. Sie werden nur zu bestimmten Zeitpunkten übertragen. Auch hierbei wird der Echtzeitkanal genutzt. Dennoch besteht zu zyklischen Daten ein wesentlicher Unterschied. Azyklische Daten werden nämlich gesichert und quittiert übertragen.

Ob Daten zyklisch oder azyklisch übertragen werden, legt eine Verschaltungsprojektierung über die Einstellung der Änderungsraten fest. Hohe Änderungsraten erfordern eine zyklische Übertragung, da die Überprüfung auf Änderung und die Quittierung mehr Prozessorlast hervorruft als ein zyklisches Versenden.