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Titelaufnahme

Titel
Improvement, Development and Performance Analysis of Real-Time Ethernet / eingereicht von DI Ralf Schlesinger
VerfasserSchlesinger, Ralf Eugen
Begutachter / BegutachterinSpringer, Andreas ; Sauter, Thilo
ErschienenLinz, Februar 2016
Umfang105 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Univ., Dissertation, 2016
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Feldbus-Systeme / Echtzeit-Ethernet / Industrial Ethernet
Schlagwörter (EN)fieldbussystems / real-time ethernet / industrial ethernet
Schlagwörter (GND)Ethernet / Echtzeit / Feldbus
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-8083 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar
Dateien
Improvement, Development and Performance Analysis of Real-Time Ethernet [3.59 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Moderne Steuerungen für Industrieanlagen werden zunehmend mit sogenannten Echtzeit-Ethernet-Systemen ausgestattet. EtherCAT und Profinet IRT sind zwei sehr bekannte und verbreitete Echtzeit-Ethernet-Systeme, welche für sehr kurze Zyklen optimiert wurden. Beide Systeme haben allerdings auch gravierende Nachteile. In dieser Doktorarbeit wird gezeigt, dass eine weitere Leistungssteigerung solcher Echtzeit-Ethernet-Systeme durch die Spezifikation zusätzlicher Steuerzeichen in der Codierung ermöglicht wird. Diese Steuerzeichen unterscheiden sich von allen vorkommenden Daten-Bytes und sind daher nützlich für die Umsetzung spezieller Methoden der Datenflusskontrolle oder zur Abgrenzung von Unterstrukturen in den Ethernet-Datenpaketen. Im Zuge der Forschungsarbeit für die Dissertation wurde ein neuartiges Echtzeit-Ethernet-System mit der Bezeichnung Very High Performance Automation Bus System (VABS) entwickelt. Das Bus-Protokoll von VABS basiert auf der Abgrenzung von synchronen und asynchronen Datenpaketen mittels voneinander unterscheidbaren Steuerzeichen. Es wurde ein umfangreicher Leistungsvergleich zwischen EtherCAT, Profinet IRT und VABS durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass VABS neben anderen Vorteilen auch tatsächlich leistungsfähiger ist als EtherCAT und Profinet IRT. Ein weiterer Themenschwerpunkt dieser Dissertation ist die Präsentation eines neuartigen Verfahrens mit der Bezeichnung Automatic Packing Mechanism (APM), welches einen komplizierten Algorithmus für die Einteilung der Datenpakete überflüssig macht. Das Verfahren könnte das von Profinet IRT eingesetzte Dynamic Frame Packing (DFP) ersetzen oder aber auch in anderen Echtzeit-Ethernet-Entwicklungen zum Einsatz kommen.

Zusammenfassung (Englisch)

In modern industrial control applications traditional fieldbuses are increasingly replaced by real-time Ethernet approaches. Two prominent and wide-spread examples optimized for fairly short cycles are EtherCAT and Profinet IRT. Both approaches still exhibit some essential disadvantages. This thesis reveals that there is potential for further performance optimization by defining additional control characters, which are available from the Ethernet encoding schemes. The control characters are fully distinguishable from all used data bytes and hence can be used for the implementation of special handshaking methods or for delimiting sub-structures in the Ethernet frames. In the course of the research work for the thesis a novel RTE approach, denoted as Very High Performance Automation Bus System (VABS), was specified and implemented. The VABS protocol is based on the delimitation of synchronous and asynchronous packets with distinguishable control characters. It turned out that VABS achieves on average a better performance than EtherCAT and Profinet IRT, and it offers additional advantages in the handling of the asynchronous communication. Another thematic focal point of this thesis is the introduction of an automatic packing mechanism (APM) that could replace dynamic frame packing (DFP) in Profinet IRT or can also be used in other RTE developments. APM uses a special store-and-forward method that is enabled by delimiting the subframes with control characters. It was shown that APM achieves better performance than Profinet IRT and can be operated without the need of an offline scheduling.