Welches Problem hatte der Kunde?
Ein Hersteller von Anlagen zur Behälterglasherstellung musste aufgrund abgekündigter CAN-Komponenten seine Automatisierungstechnik modernisieren und plant daher den Umstieg auf ein ASi-basiertes Sicherheitskonzept.
Kernproblem dabei: Die vorhandene Steuerarchitektur basiert vollständig auf einem eigens entwickelten, proprietären CAN-Protokoll. Diese Kommunikation ist tief in der bestehenden Softwarelogik verankert und lässt sich nicht ohne erhebliche Systemeingriffe ersetzen. Die zentrale Steuerungseinheit kommuniziert ausschließlich über CAN und bietet keine Möglichkeit zur direkten Anbindung moderner Feldbussysteme wie EtherCAT® oder PROFINET®.
Zudem stellt das neue Sicherheitskonzept die EtherCAT-Schnittstelle nur in Form eines EtherCAT-SubDevice zur Verfügung. Dies erfordert zwingend ein entsprechendes EtherCAT-MainDevice im System, das als übergeordnete Steuereinheit fungiert. Passive Gateways – wie z. B. das CAN-EtherCAT/2 – sind für diesen Anwendungsfall nicht geeignet, da sie selbst lediglich als SubDevice agieren und somit keine Kommunikation mit weiteren SubDevices aufbauen können.
Wie sieht die Lösung aus?
Die Lösung ist ein kundenspezifisch adaptiertes CAN-EtherCAT-Gateway, das als aktives EtherCAT-MainDevice agiert. Es ermöglicht eine bidirektionale Verbindung zwischen dem vorhandenen proprietären CAN-basierten Steuerungssystem und der neuen EtherCAT®-basierten Sicherheitssteuerung. Realisiert wurde das Gateway von esd electronics auf Basis der leistungsfähigen und modularen esd Embedded Platform. Als Hardware kommt das Standardprodukt CAN-CBX-CPU/A9 zum Einsatz, das mit einer klassischen CAN-Schnittstelle bis 1 Mbit/s sowie zwei Ethernet-Ports die erforderlichen physischen Schnittstellen bereitstellt.
Softwarearchitektur
Verwendet werden ausschließlich aufeinander abgestimmte, industrietaugliche Komponenten: ein Linux-Betriebssystem, der esd CAN-Device-Treiber mit NTCAN-API und der vollständig integrierter, auf Echtzeit ausgelegter esd EtherCAT-MainDevice-Stack.
Zur Realisierung des Datenaustausch wurde eine spezifische Softwarekomponente entwickelt, die die Kommunikation zwischen EtherCAT und dem nicht standardisierten CAN-Protokoll des Kunden ermöglicht. Dafür wurden die Telegrammstruktur und das Busverhalten in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden analysiert und direkt in die Software integriert. Zusätzlich emuliert das Gateway gezielt das Kommunikationsverhalten bestehender Systemkomponenten, indem es identische CAN-Telegrammfolgen, Timingverhalten und Reaktionsmuster bereitstellt.
Welchen Nutzen bringt diese Lösung dem Kunden?
Der Kunde erhält somit eine zuverlässige Anbindung einer modernen EtherCAT®-basierten Sicherheitssteuerung an ein bestehendes, proprietäres CAN-System – ohne Änderungen an der vorhandenen Steuerungslogik und bei vollständigem Erhalt der bestehenden Infrastruktur. Das von esd electronics entwickelte Gateway stellt dabei die funktionale Verbindung zwischen beiden Systemwelten her.
Darüber hinaus profitiert der Kunde von erweiterten Diagnosefunktionen: Der verwendete esd CAN Device Treiber stellt über die integrierte EtherCAN-Technologie eine Remote-CAN-Schnittstelle bereit. Diese kann mit dem Tool CANreal zur detaillierten Analyse des CAN-Datenverkehrs über IP-Netzwerke genutzt werden. Gleichzeitig bietet der integrierte EtherCAT-MainDevice Stack den Remotezugriff über die esd EtherCAT Workbench, ein leistungsfähiges Tool zur Online-Diagnose und -Konfiguration von EtherCAT-Netzwerken. Alle Werkzeuge sind nativ mit der eingesetzten Plattform kompatibel und direkt einsatzbereit. Die Lösung schafft eine stabile Brücke zwischen Alt- und Neusystemen und legt die Basis für eine langfristig wartbare, diagnosefähige und erweiterbare Steuerungsarchitektur.
