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BrainBus - BrainCells und PC zu einem Multi- Prozessor System vernetzen

Kleine preiswerte Baugruppen bei Bedarf zu großen Systemen verbinden.

bulletAllgemein
bulletAnwendungsbeispiel
bulletHardware
bulletSoftware
bulletAufbau von BrainBus
bulletKopplung an PCs
bulletNetzwerk-Architektur

 

Allgemein

BrainCells® können über BrainBus® zu einem lose gekoppelten Multiprozessor- System vernetzt werden. Dadurch lassen sich umfangreiche Aufgaben in mehrere kleine aufteilen. Soft- und Hardware werden übersichtlicher. Die Systeme werden flexibler (divide et impera). Über BrainBus® können nicht nur Daten über größere Entfernungen transportiert werden wie dies bei den üblichen Feld-Bussen der Fall ist, sondern jeder Rechner des Verbundes kann auf jedem anderen von sich aus Aktionen auslösen. Die Ergebnisse werden automatisch an die anfragende Station zurückgemeldet.
BrainBus® lässt sich auch an PCs koppeln.

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Anwendungsbeispiel:

Jede Achse eines Handling Automaten lässt sich mit einer BrainCell®  ausrüsten (Schrittmotor- Baugruppe). Eine übergeordnete BrainCell® oder ein PC steuert zentral alle Fahr- Aktionen über BrainBus®. So können z.B. die Fahrdaten aus einer Excel Tabelle an die einzelnen Achsen verteilt werden. 
Die BrainCell® kann zusammen mit dem Antrieb installiert werden. Die Verbindung zu dem Gesamtsystem wird über eine einzige Busleitung hergestellt. Dies spart Verkabelungsaufwand, reduziert EMV- Probleme, erleichtert den Service  und vereinfacht eine spätere Aufrüstung um weitere Achsen.
Trotz der großen Vorteile ist eine solche Architektur auch äußerst wirtschaftlich.

 

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Eigenschaften Hardware:

bulletKompakte Steuereinheiten lassen sich mit BrainBus® ohne Schaltschrank dort unterbringen, wo sie direkt benötigt werden (am Motor, am Sensor etc.).
bulletAuch wenn die Steuereinheiten an unzugänglichen Stellen untergebracht sind, kann die Software über das Netz gewartet und gepflegt werden.
bulletDeterministisches Übertragungsverfahren, das eine Verbindung innerhalb vorgegebener Zeit garantiert (ArcNet)
bulletWahlweise Lichtleiter und RS485-Verbindungen in Bus Topologie
bulletBaud-Rate bis zu 5 MBd, Entfernungen je nach Übertragungsmedium mehrere km.
bulletAdressierungsbereich bis zu 255 Stationen.
bulletZahl der in einem Frame übertragenen Daten: 1... 496 Byte.
bulletAutomatische Konfiguration des Netzwerks.
bulletBroadcast- tauglich
bulletBefehlsausführung bis zur Rückmeldung des Ergebnisses je nach Befehl ca. 1msec.

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Eigenschaften Software:

bulletFür den Anwender gibt es logisch keinen Unterschied, ob das Programm auf einem oder dem anderen Rechner abläuft.
bulletDaten-Bereiche können an andere Rechner versendet werden; Datenbereiche können von anderen Rechnern angefordert werden.
bulletJeder Rechner kann Ausführungsbefehle an einen anderen Rechner versenden.
bulletAufträge können bei hohen Echtzeitanforderungen außer als Task auch durch das Interrupt- Programm des Zielrechners ausgeführt werden.
bulletErgebnisse der Befehlsausführung sowie Fehlerzustände werden direkt an den anfragenden Rechner zurückgemeldet.
bulletProgrammpakete lassen sich von jeder BrainCell® aus an eine andere versenden und dort ohne vorhergehenden Compilerlauf ausführen.
bulletUmfangreiche Analysefunktionen sind installiert.

Beispiel: Um ein Kommando auf einem Zielrechner ausführen zu können, benutzt man das Kommando Nex:

3 4 *            führt z.B. die Multiplikation auf dem eigenen Rechner aus,
3 4 Nex: *   auf dem Zielrechner und bringt das Ergebnis zurück

In beiden Fällen erscheint das Ergebnis auf dem Stack des eigenen Rechners und kann von dort abgeholt werden. (Umgekehrte polnische Notation)
 

Man wird zwar eine Multiplikation nicht auf einem anderen Rechner ausführen, der Vorteil bei dem genannten Handling- Automaten ist jedoch evident.

 

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Aufbau von BrainBus

BrainBus kann mit verschiedenen Komponenten aufgebaut werden.

bulletAuf der Master- CPU der anzuschließenden BrainCell ist der ArcNet Adapter aufzustecken.
bulletAn der Frontseite der BrainCell befindet sich eine 8pol RJ- Buchse. Für kurze Verbindungen kann hier ein Standard- Kupferkabel angeschlossen werden. Der Bus kann ebenfalls als Kupferleitung ausgeführt werden.
bulletFür höhere Ansprüche wird T_Hub angeschlossen. T-Hub setzt die die von den BrainCells gelieferten RS485 Signale in Lichtsignale um . Der Bus wird als Lichtleiter- Bus ausgeführt.
bulletAlternativ kann auf die Rückseite der Master-Baugruppe die B-Hub Platine aufgesteckt werden. Diese Baugruppe kann direkt mit Lichtleitern kommunizieren. Der frontseitige RJ- Stecker bleibt frei.

T-HUB Lichtleiter Bus System

T-HUB in HF-Gehäuse thubsmall.jpg (30178 Byte)  
bulletDeterministische Verbindung von Steuerungen.
bulletSehr preiswerte Verbindung.
bulletUnanfällig gegen EMV Störungen.
bulletPhysikalischer Bus 5MBd bis 254 Teilnehmer adressierbar.
bulletMit Plastik LWL Entfernungen über 50m, mit HCS LWL über 1km.
bulletRegenerierung des Lichtsignals an jeder Station.
bulletLäßt sich als Knoten in eine ausgedehnte LWL Strecke einklinken
bulletAuch als Endabschluß geeignet (ein LWL-Eingang bleibt dann frei).
bulletAbgang auf RS485
bulletBrainBus® Protokoll ermöglicht Aufbau verteilter Multi-Prozessor Systeme.

Mit T-Hub läßt sich ein ArcNet LWL-Bus aufbauen. Mehrere T-Hub Baugruppen können zu einem weiten Bussystem zusammengeschaltet werden. Ein RS485 Abgang ermöglicht das Einkoppeln von lokalen ArcNet Signalen auf den optischen Bus. In Verbindung mit BrainCells® sind T-Hub Baugruppen die "Backbones" von verteilten Multiprozessorsystemen höchster Leistung. 

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Kopplung an PC's

bulletPC entweder direkt oder über Miniserver an BrainBus® ankoppelbar.
bulletPC kann Daten über BrainBus® an BrainCells® senden.
bulletPC kann Daten von Braincells® lesen.
bulletPC kann Programm- Ausführung auf BrainCells® initiieren und sich die Ergebnisse der Befehlsausführung zurückgeben lassen.
bulletNT-Treiber verfügbar
bulletEin Hub, der BrainBus über USB an den PC ankoppelt ist in Vorbereitung.

Netzwerk-Architektur

Brainbus.gif (5149 Byte)

 

Obiges Bild zeigt als Beispiel eine von uns realisierte Bus- Architektur. Selbstverständlich kann BrainBus® auch ohne Miniserver direkt an den PC gekoppelt werden.
In dem Beispiel arbeiten je eine Bedienrechner und ein Steuerungsrechner in einem Multi- Prozessorsystem zusammen. Beide tauschen keine Information mit dem anderen Bedienrechner und dem anderen Steuerungsrechner aus. Gemeinsam holen sie jedoch Daten von dem Miniserver und legen Produktionsergebnisse in einer Datenbank dort ab. Der Miniserver hat die Aufgabe die Daten bei PC- Ausfall zwischenzuspeichern.

Obiges System wurde zum Prüfen langer Schläuche aufgebaut.

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Stand: 19. August 2007 Technische Änderungen ohne Ankündigung jederzeit vorbehalten.