INDUSTRIAL AUTOMATION フィールドデバイスに PROFINET IO を実装する 3 つの方法
要求事項 ソリューション1 スタックポーティング ソリューション2 IPコア実装 ソリューション3 モジュール実装 Page 2
要求と制限事項 お客様側から お客様はプロトコルのエキスパートになることを望んでいない お客様は短い時間で 柔軟なスケジュールで解決したい お客様は将来の機能拡張に対してもシームレスに統合できることを望んでいる お客様は既存のハードウェアを使用したい お客様は同じハードウェアで一つ以上のプロトコルをサポートしたい 提供者側から お客様はプロトコルの特徴を知らないので 決定事項に関して確信がありません ソフティングがサポートいたします Softing IA 2011 / Page 3
要求事項 ソリュ-ション1 スタックポーティング ソリューション2 IPコア実装 ソリューション3 モジュール実装 Page 4
ソリューション Freescale Intel Nios II ARM Renesas others Windows Linux ecos VxWorks OS-9 others Application API (PNAK/SDAI/SCAI) Stack Porting Layer ポーティングレイヤー ハードウェアとオペレーティングシステムに関連した実装部分 ( メモリーアロケーション ドライバー ) スタック 仕様とポーティングレイヤを通じて外部ファンクションへのアクセスを実装 もし仕様が拡張されたらスタックのみ拡張されなければならない API 高機能な API (PNAK) やさしい API (SDAI, SCAI) シングルプロセッサと 2 プロセッサアーキテクチャをサポート Windows Linux ecos VxWorks OS-9 others Freescale Intel Nios II ARM Renesas others Softing IA 2011 / Page 5
評価 利点 既存のハードウェアが使用できます スクラッチからハードウェアを開発する事と比較すると より短い時間でマーケットへ出せます コントローラとデバイスが一つのアプリケーションに実装できます ( ) 制約 開発はやや大変 実装上のリスク ( シングルプロセッサソリューションではパフォーマンスの問題 重要な機能がサポートできない スケジュール問題など ) 最新機能 (IRT) は不可能 Softing IA 2011 / Page 6
ビジネスモデル Step 1: お客様は質問票に記入 ソフティングは回答を吟味し次のステップをご提案します Step 2: お客様はソフティングへ動作環境を発送します Step 3 ( オプション ): ワークショップで 環境のセットアップとポーティングの試作を行います Step 4a: ソフティングがポーティングの実装を行います Step 4b: お客様がポーティングの実装を行います Step 5 ( オプション ): ソフティングは包括的な試験を実施します Softing IA 2011 / Page 7
要求 ソリューション1 スタックのポーティング ソリューション2 IPコア実装 ソリューション3 モジュール実装 Page 8
FPGA 既存ハードウェアに IP コアを統合 GPIO Simple Device/Controller Application Interface PROFINET IO Device/Controller Switch IP Cores Device Application Simple Device/Controller Application Interface DP RAM ecos Nios II Nios II スィッチ IP コア デェイジーチェーントポロジー可能 MRP サポート スタックは ecos / Nios II または µc/os / µblaze 上で走ります コンフォーマンスクラス B をサポート 認証が利用可能 ( ) API SDAI (Simple Device Application Interface) SCAI (Simple Controller Application Interface) PNAK IT パスへの透過的アクセス Softing IA 2011 / Page 9
利点と制約 利点 FPGA の利点を享受できる 柔軟性 お客様特有の機能拡張を追加 IP コアで実装 必要なインテグレーションの労力は比較的少ない (RTEM と異なる IC が使用されて )( ) 一つの FPGA の中に全ての必要な機能を統合する最適化ソリューション 透過的 IT パスの統合はリアルタイムイーサーネットと標準 IT を一つのハードウェアでの使用を可能にします 制約 お客様は IC( メモリ ) が利用可能か注意しなければなりません FPGA のノウハウが必要です ハードウェアの設計にはより知識が必要です Softing IA 2011 / Page 10
ソリューション Step 1: お客様はソフティングから評価キットを購入します Step 2: お客様は自身のハードウェアに対して固有の FPGA デザインを作成します Step 3: ソフティングは固有の FPGA デザインに対してソフトウェアをジェネレーションします Step 4a ( オプション ): お客様はワークショップに参加します Step 4b ( オプション ): お客様はソフティングとサポート契約をします Step 5 ( オプション ): ソフティングは包括的な試験を実施します Softing IA 2011 / Page 11
要求 ソリューション1 スタックポーティング ソリューション2 IPコアの実装 ソリューション3 モジュールの実装 Page 12
FPGA FPGA Device µc Device µc モジュール Application Application Simple Device/Controller Application Interface Serial connection (SPI, MODBUS RTU, ) Parallel or serial connection Mapping Application Simple Device Application Interface e C PROFINET o IO Device/Controller s Simple Device/Controller Application Interface PROFINET IO Device/Controller e C o s Nios II Nios II Switch Switch Softing IA 2011 / Page 13
利点 利点 RTE の要求を完全に満たし コンフォーマンステスト済みの実績が証明されているハードウェアです RTEM は短時間でマーケットへ出せる事を意味します 定義済みの実装インターフェースが利用可能です しかしカスタマイズも可能です ソフティングは IC の利用可能性を考慮済みのすぐに使えるソリューションを提供します FPGA ノウハウはお客様は必要ありません モジュールのカスタマイズも可能です 透過的 IT パスの統合は RTE の使用と標準の IT を一つのハードウェアで実現できます 制約 ターゲットデバイスに必要なスペースが無ければならない Softing IA 2011 / Page 14
ソリューション Step 1: お客様は評価キットを購入します Step 2: お客様はインテグレーションの決定をします Step 3: ソフティングは標準ソリューションを お客様の要求に適合させます Step 4a: お客様はワークショップに参加します Step 4b: お客様はソフティングとサポート契約をします Step 5: ソフティングは納品します Softing IA 2011 / Page 15
INDUSTRIAL AUTOMATION 産業用リアルタイムイーサーネット評価キットのご紹介
リアルタイムイーサーネットモジュール RTEM CIII NEW Softing IA 2011 / Page 17
Integration of RTE into Devices ProfinetIO Device 評価キット 目的 : スタック評価用 プロトタイプ作成用 内容 : RTEM CIII スタックと IP コア (PROFINET, EtherCAT, Modbus, EtherNet/IP) PLC プログラム & サンプルアプリケーション マニュアル一式 (Getting started, ハードウェア ソフトウェア ) インターフェース (CAN, PROFIBUS, Modbus RTU, USB, RS232) NEW 資料を下記ソフティング web サイトよりダウンロードできます http://www.softing.com/home/jp/industrial-automation/downloads/drivers-demos.php?navanchor=3010451 Softing IA 2011 / Page 18
FPGA アーキテクチャ オプション 1 FPGA のみ GPIO IP Cores Nios II Device Application Simple Device Application Interface DP RAM Simple Device Application Interface CoE CIP ecos EtherCAT- Slave PROFINET IO Device EtherNet/IP Adapter MODBUS/TCP Server Nios II EtherCAT Switch Switch Switch Softing IA 2011 / Page 19
FPGA Device µc アーキテクチャ オプション 2 FPGA + マイクロプロセッサ DP RAM を介して接続 Device Application Simple Device Application Interface DP RAM Simple Device Application Interface CoE CIP ecos EtherCAT- Slave PROFINET IO Device EtherNet/IP Adapter MODBUS/TCP Server Nios II EtherCAT Switch Switch Switch Softing IA 2011 / Page 20
FPGA Device µc アーキテクチャ オプション 3 FPGA + マイクロプロセッサシリアルインターフェース接続 Device Application Serial connection (SPI, MODBUS RTU, ) Mapping Application Simple Device Application Interface CoE CIP ecos EtherCAT- Slave PROFINET IO Device EtherNet/IP Adapter MODBUS/TCP Server Nios II EtherCAT Switch Switch Switch Softing IA 2011 / Page 21
SDAI アプリケーションとスタックをつなぐシンプルな API ( 各種プロトコル共通 ) アプリケーション IF sdai_init sdai_plug_unit Flexible HW IF RTE スタック IF Init SDAI Init Interface Init RTE Stack Standardized API Plugging Unit Sdai_plug_unit(complete) Callback Function Config RTE Stack Start RTE Stack e.g. inc Write Request Sdai_get_data() Sdai_set_data() Sdai_deinit() Update local I/O Data Set stack I/O Data Stop RTE Stack Deinit SDAI Softing IA 2011 / Page 22
透過的 IT チャンネル アーキテクチャ (1) GPIO Webサーバーと他のITアプリケーションは 2つ目のNios II 上で走ります FPGA DP-RAM 4-Port-Switchを通じてソケットインターフェースまたはダイレクトアクセス SDAI Socket SDAI Socket FPGA のDP RAM を介して プロトコルとアプリケーション間のデータ交換 FPGA のIPコアの追加可能 RTE Stack Application Web server 全てのアプリケーションを FPGA 上に実装 NIOS II NIOS II SX 3/4 Port Port 1 Port 2 Softing IA 2011 / Page 23
透過的 IT- チャンネル アーキテクチャ (2) ターゲットプロセッサ上のIT 機能を使用ソケットインターフェースまたはMACイン CPU Host SDAI Socket ターフェース DP RAMを介してデータ交換 FPGA DP-RAM 既存のITアプリケーションはイーサーネット /TCP/IPにダイレクトアクセスと透過的アクセス SDAI/Socket SDAI Socket Mapping RTE PN MB Stack EIP eco s 既存 IT アプリケーションの変更は不用 IP Stack Ethernet NIOS II SX 3 Port Port 1 Port 2 Softing IA 2011 / Page 24
RTEM 上で走る Web サーバーの例 Nios II 上で Web サーバーが走ります Web サーバーは IE プロトコルとは別 の IP アドレスを持ちます Webサーバーは様々な機能をサポートします -プロトコルの変更 -IOデータのモニタリング -ファームウェアの更新 ( サンプル実装済み ) Softing IA 2011 / Page 25
RTEM 実装例 1 Softing IA 2011 / Page 26
RTEM 実装例 2 Softing IA 2011 / Page 27
お問い合わせ先 : ソフティング日本代理店 : ガイロジック株式会社 mail: softing_jp@gailogic.co.jp 180-0005 東京都武蔵野市御殿山 1-6-8 ムサシヤビル 1 階 Tel 0422-26-8211 Fax 0422-26-8212 http://www.gailogic.co.jp Softing IA 2011 / Page 28