Archiv der Kategorie: Technologie

Technologien und Technik

Noch ein weiteres Bussystem?

Blume

diese Frage haben wir uns natürlich auch gestellt, als die angestrebten Ziele mit den verfügbaren Mitteln offensichtlich nicht zu erreichen waren.

 

CAN, LON, RS-485, Ethernet, Modbus, MS/TP, IP, … ?

ja, wir haben uns das alles genau angeschaut, aber die Vorgaben waren damit in vollem Umfang nicht zu realisieren. Somit haben wir für Sie und uns etwas ganz Neues entwickelt – basierend auf bewährter Technik, neu durchdacht, schnell durchschaubar und anwendbar. Und mit einem fairen und offenen Geschäftsmodell versehen

 

Falls Ihre Anwendung etwas mit der Vernetzung von einzelnen Geräten oder Systemen zu tun hat, und Sie mit den bestehenden Lösungen an Grenzen stoßen, so lohnt es sich für Sie folgende Seiten zu besuchen:

 

Be smart !

Genug Raum und Performance für Ihre Ideen und Applikationen.

 

 

Smart Devices Message Network

 

…die pfiffige Art verteilte Systeme zu realisieren

Die Geschichte der Informationstechnologie

Am Anfang war das Gerät. Und dann waren es zwei. Und dann ein Kabel dazwischen. Und als es mehrere Geräte waren, war der Bus. Mit Anfang und Ende. Wir wussten nur nicht so recht wo.

Und dann war ein zweiter Bus. Und der war anders. Und es war der Wunsch beide zu verbinden. Und da war das Gateway – ja es hieß damals noch anders. Und noch ein Gateway, und noch eins, und noch eins, und so weiter…

Und dann war das Netzwerk, und die Nachrichten darauf, und Datenbanken und Services und Smartphones und Cloud und Collaborative Computing, und dann – der Mann, der zuviel wusste – der jetzt (2014) in Russland wohnen muss…

Heute

das Ganze ist etwas unübersichtlich und komplex geworden, wir denken es ist deshalb an der Zeit:

  • Hierarchien zusammenzufassen
  • Systeme zu pflegen und weiterentwickeln, statt immer schnell ein Neues hinzu zu erfinden
  • das Innenleben der Systeme offenzulegen und auf proprietäre Systeme zu verzichten
  • offene Standards zu verwenden

Die Systeme von morgen werden einfacher, robuster, sicherer, langlebiger und preiswerter sein als die derzeit bekannten. Und Sie werden deshalb eine höherer Akzeptanz finden – und häufiger anzutreffen sein.

Die Technologie hierzu muss nicht erfunden werden

Sie ist verfügbar. Heute und Morgen.

Ein Puzzle-Stück hierzu bildet das Link network protocol.

Hiermit können Teile der Datenwelt in der wir leben ausgestattet werden. Das Protokoll bietet die Grundlage für einen transparenten, wirtschaftlichen und sicheren Datenfluss

Netzwerke auf dieser Basis können sehr einfach an Hostrechner gekoppelt werden und über diese mit anderen Netzwerken oder Systemen kommunizieren, oder Sie können mit Schnittstellen ausgerüstet werden die einen lokalen Übergang auf andere Übertragungsmedien ermöglichen. All das in einer sehr flachen Struktur – ohne externe Gateways, Buskoppler oder ähnliches

SDMN1

Bedienung und Visualisierung können über Web-basierte Anwendungen über PC, Tablett oder Telefon erfolgen. Die Systeme sind jedoch auch in der Lage autark zu arbeiten, Daten zu sammeln und zu speichern. Jeder Knoten im Netzwerk ist mit ausreichend Speicher und Rechenleistung ausgestattet um lokal intelligent zu arbeiten und zu kommunizieren

Morgen

wir werden das bestehende System weiter ausbauen, und den Komfort und die Leistungsfähigkeit weiter erhöhen:

  • Integration eines Boot-Loaders in die Firmware der Geräte, um die diese auch über das Netzwerk mit (fälschungs-) sicheren Updates  versorgen zu können
  • Erstellung einer (SQL-Datenbank-) Applikation mit Link network protocol USB-Interface für Hostrechner, um Daten im Netzwerk zu archivieren, visualisieren und zu kontrollieren und um Firmware-Updates in das Netzwerk einzuspeisen

Pfiffige Ideen gesucht

ein Hostrechner mit USB- und Ethernet-Schnittstelle von der Größe einer Kinderhand, mit einigen hundert Megabyte Speicher und mehr als ausreichender Rechenleistung, ist heute erheblich preiswerter als eine Jeans. Ein zuverlässiges Betriebssystem, Entwicklungssoftware und Datenbankanwendungen sind kostenfrei verfügbar. Grafikfähige Rechner auf denen ein Webbrowser performant bedienbar ist finden sich in jedem Mobiltelefon. Das Link Network Protocol ergänzt diese Techniken und gestattet eine leistungsfähige und transparente Vernetzung und Verarbeitung von Daten auf unterer und mittlerer Ebene

 

 Be smart !

Genug Raum und Performance für Ihre Ideen und Applikationen.

Link Network Protocol

 

das Link network protokol via RS-485 ist ein Kommunikationsprotokoll für verteilte Systeme. Hierbei werden Knotenrechner (Knoten)  über Punkt zu Punkt RS-485 Übertragungsleitungen (Links) miteinander verbunden. Jeder Knotenrechner besitzt hierzu mindestens eine, maximal n Schnittstellen. Das Protokoll eignet sich sowohl für Netze mit 2 lokalen Teilnehmern wie auch für Netze mit einer Ausdehnung über viele Kilometer und mehreren hundert Knoten. Es handelt sich hierbei um eine Entwicklung aus unserem Hause, welche auch in unseren Produkten Anwendung findet und die besten Eigenschaften aus den bekannten Feldbus-Welten in sich vereint

Topologie

Prinzipiell sind Netzwerke folgender Topologie realisierbar¹:

NetTopology1

Da Netzwerke mit Linien- und Baumstruktur mit sehr großer Häufigkeit eingesetzt werden, sind die Knoten üblicherweise mit zwei bis drei RS-485 Schnittstellen ausgestattet

RS-485 Schnittstellen

Die zulässige Entfernung zwischen Knoten ergibt sich direkt aus dem RS-485 Standard und kann bei einer Übertragungsrate von 115200 Bit/s bis zu 1000m betragen. Der Einsatz der RS-485 Technik bietet vielerlei Vorteile:

  • robuste und bewährte differentielle 2-Draht Kommunikation
  • hohe Reichweiten (1200m) oder hohe Übertragungsraten (10 Mbit/s) sind erreichbar
  • die serielle Kommunikation belastet moderne Rechner-Architekturen kaum
  • geringe Anforderungen an die Qualität der Verkabelung
  • eine galvanische Trennung oder Übergang auf Lichtleiter ist mit günstigen Standard-Komponenten problemlos möglich

Die normalerweise mit der RS-485 Schnittstelle verbundenen Nachteile wie:

  • notwendige Installation einer Bus-Terminierung
  • Bus Arbitrierung, Token oder zeitaufwendiges Polling
  • notwendige Adressvergabe an jeden Busteilnehmer
  • schwierige Lokalisierung des Fehlerortes auf einer Busleitung

entfallen, da eine Bus-Terminierung in jedem Knoten automatisch gegeben ist und die anderen nachteiligen Punkte aufgrund der angewandten Techniken ebenfalls eliminiert sind

Kommunikation

Über die Links erfolgt eine nachrichtenbasierte Kommunikation. Hierbei sind die Knoten gleichberechtigt. Die Links eines Netzwerkes können mit verschiedenen Übertragungsraten betrieben werden, somit ist eine schnelle, lokale, Kommunikation möglich. Jeder Knoten kann, sofern gerade keine Kommunikation stattfindet, eine Kommunikation starten und eine Nachricht in das Netzwerk einspeisen. Jede Nachricht die von einem Knoten über einen Link empfangen wird, wird in einem internen Nachrichtenspeicher abgelegt. Die Nachrichten im Speicher werden ausgewertet und, sofern keine Filter- oder Laufweiten-Kriterien entgegenstehen, anschließend auf allen seither unbeteiligten Links des Knoten gesendet. Somit breitet sich eine Nachricht im Netz aus bis Sie durch Filter- und Laufweiten-Kriterien erlischt, oder sich über das ganze Netzwerk verbreitet hat. Bereits während der Produktion wird  jedem Knoten eine eindeutigen Adresse und eine Herstellerkennung zugewiesen. Diverse Adressierungs- und Filterfunktionen gestatten eine effiziente und segmentierbare Kommunikation. Die Summe dieser Eigenschaften ermöglicht den Einsatz des Protokolls in Systemen bei denen Plug and Play Eigenschaften notwendig sind

Node

Für die Zustands- und Fehlererkennung wird der Link Status über jeweils eine LED visualisiert. Normalerweise sind Knoten mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet

  • an welche zu Konfigurationszwecken ein Terminal angeschlossen werden kann
  • die als Brücke zwischen Netzwerk und Hostrechner dienen kann

Die sichere Zustellung der Nachrichten wird über eine CRC 16 Prüfsumme, Handshake und eine automatische Wiederholung der Nachrichten im Fehlerfalle gewährleistet. Der Ausfall eines Knotens führt nicht zum Ausfall des Netzwerkes sondern lediglich maximal zu einer Segmentierung

Nachrichten-Format

eine Nachricht enthält 0..48 Bytes Nutzdaten und einen konstanten Overhead von 16 Bytes. Somit ist die Nachrichtenlänge auf 16 bis 64 Bytes festgelegt. Die Dauer einer Nachrichtenübertragung zwischen 2 Knoten für eine Nachricht maximaler Länge bei einer Übertragungsrate von 115200 Bit/s liegt unter 10ms. Somit können auch über mehrere Knoten hinweg Anwendungen realisiert werden welche kurze Antwortzeiten benötigen

Bildschirmfoto vom 2014-04-10 00:21:45

Nachrichten-Arten

Nachrichten können aufgrund einer Anforderung oder selbständig gesendet werden. Hierbei sind folgende Arten möglich:

  • request, Anforderung einer Nachricht
  • response, Antwort auf eine Nachricht
  • transmit, selbständiges Senden

Daten und Strukturen

Für die Organisation der Daten im Nachrichtenrahmen stehen hierarchisch gegliederte und beliebig erweiterbare Strukturen bereit. Diese sind geordnet nach Datenlänge (8, 16, 32, Gleitkomma, Text, …) , Vorzeichen  und Datenart (Temperatur, Druck, Feuchte, Zeit, …)

Nachrichten-Typen

Es können 64535 verschiedene Typen definiert werden. Diese basieren auf den definierten Daten und Strukturen.

Typ Nr. 16 überträgt z.B. das Außen-Klima. Er beinhaltet 14 Bytes Nutzdaten, hiervon 4 Byte für dir Temperatur, 2 Byte für die relative Feuchte, 4 Byte für den Luftdruck und 4 Byte für die Helligkeit

Adressierung

die Adressierung einzelner Knoten, von Gruppen und Gerätetypen wird durch das Protokoll unterstützt

Energieversorgung

die Stromversorgung kann auf einem weiteren Aderpaar im Datenkabel geführt werden oder lokal bereitgestellt werden

Rechenleistung

moderne Rechner-Architekturen sind in der Lage multiple serielle Kommunikationsschnittstellen per DMA zu bedienen. Hierdurch ist die für die Kommunikation aufzuwendende Rechenleistung sehr gering. Diese steht somit fast vollständig für die eigentliche Applikation zur Verfügung

Applikationen

das Protokoll eignet sich für eine große Gruppe von Anwendungen bei denen es nicht notwendig ist mehrere Netzwerkteilnehmern zeitgleich anzusprechen, sondern Vorrang auf Aspekte wie einfacher Aufbau, Robustheit, lange Übertragungsstrecken sowie günstige und einfache Realisierbarkeit gelegt wird:

  • Regelungs- und Steuerungstechnik
  • Gebäudeautomation
  • Alarm- und Sicherungssysteme
  • Zugangs- und Zeitkontrolle
  • Sensor / Aktor Kommunikation

Anmerkungen

¹ im Falle einer vermaschten Netzwerkstruktur (Mesh), bedürfen die vorhandenen Verbreitungsmechanismen der Ergänzung. Diese Topologie wird durch die derzeit bestehende Software-Architektur nicht unterstützt. Näheres siehe Abschnitt Meshed network anomaly im Handbuch der Spezifikation   Die vollständige Spezifikation ist dem Handbuch Link network protokol via RS-485, Specification and implementation guide zu entnehmen

Übersicht

 

durch die Vernetzung von technischen Geräten ist es möglich Systeme hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen. Voraussetzung hierfür ist die Verfügbarkeit eines robusten und preiswerten Kommunikationsstandards, sowie die offene, freie, Verfügbarkeit der zur Implementierung notwendigen Spezifikation und Werkzeuge

Wir bieten eine einfach zu implementierende Technologie, sowie zugehörige Werkzeuge,  auf deren Basis ein verteiltes und vernetztes System einfach, effizient und transparent implementiert werden kann

Wir möchten hierdurch Märkte und Anwendungen erschließen, welche bestehenden Systemen aufgrund ihrer Komplexität und ihren proprietären Eigenschaften verschlossen sind

Zielmärkte hierfür sind:

  • Regelungs- und Steuerungstechnik
  • Gebäudeautomation
  • Alarm- und Sicherungssysteme

Link network protocol

hierbei handelt es sich um einen weitgehendst offenen Kommunikationsstandard.

  • ein verteiltes System bestehend aus Knoten und Übertragungsstrecken mit nachrichtenbasiertem Protokoll
  • keine speziellen Übertragungsleitungen oder Halbleiter
  • große Entfernungen und eine hohe Anzahl von Knoten sind problemlos realisierbar
  • jeder Knoten stellt eine Gateway Funktionalität zur Verfügung

Spezifikation

die Spezifikation für das Link network protocol ist für Jedermann offen verfügbar und einsehbar.

Eine nicht kommerzielle Implementierung und Nutzung der durch die Spezifikation beschriebenen Funktionalitäten ist gestattet und ausdrücklich erwünscht

Für die kommerzielle Nutzung oder Verwertung stellen wir Spezifikation und lizenzierten Quellcode in Form von Entwicklungspaketen gegen Entgelt zur Verfügung

Smart Devices Message Network

Link network protokol basierende Netzwerke können über Hostrechner sehr einfach zu größeren Systemen gekoppelt und ausgebaut werden. All das kann in einer sehr flachen und transparenten Struktur erfolgen, die über Web-basierte Anwendungen bedient und visualisiert werden kann.

Werkzeuge

die zur Entwicklung eines Netzwerkteilnehmers notwendigen Werkzeuge sind in hoher Qualität und Vielfalt erhältlich. Wir stellen eine Anleitung bereit, welche die Einrichtung einer Open-Source basierten, komfortablen, kompletten und kostenfreien Umgebung detailliert beschreibt

 

All dies stellen wir für Sie bereit.