Ethernet-Schnittstellen
Sie können den Embedded-PC CX8290 über die Ethernet-Schnittstelle X001 programmieren und in Betrieb nehmen. Die Ethernet-Schnittstelle erreicht Geschwindigkeiten von 10/100/1000 MBit/s.
Abb.3: Ethernet-Schnittstelle X001, X101, X102.Die LEDs an der linken Seite der Schnittstelle zeigen den Status der Verbindung an. Die obere LED (LINK/ACT) zeigt an, ob die Schnittstelle mit einem Netzwerk verbunden ist. Ist dies der Fall, leuchtet die LED grün auf. Wenn Daten auf der Schnittstelle übertragen werden, blinkt die LED.
Die untere LED (SPEED) zeigt die Geschwindigkeit der Verbindung an. Bei einer Geschwindigkeit von 10 MBit/s leuchtet die LED nicht. Bei einer Geschwindigkeit von 100 Mbit/s leuchtet die LED grün. Bei 1000 MBit/s (Gigabit) leuchtet die LED orange.
PIN | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
1 | TD + | Transmit + |
2 | TD - | Transmit - |
3 | RD + | Receive + |
4 | connected | reserviert |
5 | ||
6 | RD - | Receive - |
7 | connected | reserviert |
8 |
Ethernet-Schnittstellen X101 und X102
Beide Ethernet-Schnittstellen sind geswitcht und voneinander abhängig. Beide Ethernet-Schnittstellen erreichen Geschwindigkeiten von 1000 Mbit/s.
Es werden Protokolle wie Realtime-Ethernet optional PROFINET (TF627x), EtherNet/IP (TF628x), BACnet/IP (TF8020) und ADS UDP/TCP, Modbus TCP Client/Server oder eine offene TCP/IP-UDP/IP-Kommunikation unterstützt.
PIN | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
1 | TD + | Transmit + |
2 | TD - | Transmit - |
3 | RD + | Receive + |
4 | connected | reserviert |
5 | ||
6 | RD - | Receive - |
7 | connected | reserviert |
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Gigabit-Switch: Konfiguration und verlustfreie Datenübertragung
Die Baudrate jedes Ports kann über PROFINET fest eingestellt werden. Standardmäßig ist Autonegotiation aktiv. Der Switch verwendet das Cut-Through-Verfahren, um Frames mit minimaler Latenz zu übertragen.
Für optimale Leistung sollten beide Ports mit derselben Baudrate betrieben werden. Bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten passt der Switch automatisch auf das Store-and-Forward-Verfahren an. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Datenrate an die niedrigere Geschwindigkeit anzupassen, um Frame-Verluste zu vermeiden.
1. Beispiel: Unterschiedliche Baudraten mit Datenverlust
- Port 1: 100 Mbit/s
- Port 2: 1000 Mbit/s
Ein an Port 2 angeschlossener Industrie-PC sendet große Datenmengen an einen Industrie-PC, der an Port 1 des Switches angeschlossen ist. Aufgrund unterschiedlicher Portgeschwindigkeiten kann der Switch nicht im Cut-Through-Modus arbeiten und muss die Frames puffern. Die Pufferkapazität (z. B. in der EL6633) reicht jedoch nicht für die anfallende Datenmenge.
Ergebnis: Frames werden verworfen → Wiederholungen durch das Protokoll → erhöhte Netzwerklast → geringere Gesamtleistung.
2. Beispiel: Unterschiedliche Baudraten ohne Probleme
Ein reines PROFINET-Netzwerk ohne weitere Ethernet-Dienste:
- Port 1: PROFINET-Controller mit 100 Mbit/s
- Port 2: PROFINET-Geräte mit 1000 Mbit/s
Da die Daten vom langsameren (100 Mbit/s) auf das schnellere (1000 Mbit/s) Netzwerk-Segment übertragen werden – also vom PROFINET-Controller zu verschiedenen PROFINET-Geräten – entstehen keine Engpässe. Die Netzwerklast wird bereits vom 100-Mbit/s-Segment begrenzt. Beispiel: Eine Auslastung von 25 % bei 100 Mbit/s entspricht nur 2,5 % Auslastung auf der Gigabit-Seite.
Einstellung einer festen Baudrate
Die Baudrate wird über den PROFINET-Controller im Projektierungstool des Herstellers festgelegt. Dafür muss die Funktion „Adjustable MauType“ unterstützt werden; ob dies der Fall ist, sollte beim Hersteller des PROFINET-Controllers geprüft werden.
- Die Einstellung erfordert aktive PROFINET-Kommunikation
- Beim erstmaligen Setzen kann der Link kurzzeitig unterbrochen werden (Neustart des Ethernet-Ports)
- Die Baudrate bleibt nach dem Neustart erhalten
- 10 Mbit/s ist nur per Autonegotiation verfügbar
Empfehlung: Standardeinstellung Autonegotiation beibehalten.
Port 1 (Mbit/s) | Port 2 (Mbit/s) | Übertragungsrichtung | Verfahren | Mögliche Auswirkungen | Empfehlung |
|---|---|---|---|---|---|
100 | 100 | beide Richtungen | Cut-Through | Optimale Leistung, keine Pufferprobleme | OK |
1000 | 1000 | beide Richtungen | Cut-Through | Optimale Leistung, keine Pufferprobleme | OK |
100 *) | 1000 | 100 → 1000 | Store-and-Forward | Keine Engpässe, Last wird vom langsameren Port begrenzt | OK |
1000 | 100 | 1000 → 100 | Store-and-Forward | Pufferüberlauf möglich → Frame-Verluste → höhere Netzwerklast | Geschwindigkeiten angleichen oder Datenrate begrenzen |
10 | beliebig | beide Richtungen | Autonegotiation erforderlich | Sehr geringe Geschwindigkeit, potenzieller Engpass | Nicht empfohlen |
beliebig | 10 | beide Richtungen | Autonegotiation erforderlich | Sehr geringe Geschwindigkeit, potenzieller Engpass | Nicht empfohlen |
*) Der PROFINET Controller ist an Port 1 angeschlossen (ggf. über zusätzliche Switches). Hinweis: Diese Konfiguration gilt nur, wenn ausschließlich PROFINET verwendet wird, keine weiteren Protokolle.
Übertragungsstandards
10Base5
Das Übertragungsmedium für 10Base5 ist ein dickes Koaxialkabel (Yellow Cable) mit einer max. Übertragungsgeschwindigkeit von 10 MBaud und einer Linien-Topologie mit Abzweigen (Drops), an die jeweils ein Teilnehmer angeschlossen wird. Da hier alle Teilnehmer an einem gemeinsamen Übertragungsmedium angeschlossen sind, kommt es bei 10Base5 zwangsläufig häufig zu Kollisionen.
10Base2
10Base2 (Cheaper net) ist eine Weiterentwicklung von 10Base5 und hat den Vorteil, dass dieses Koaxialkabel billiger und durch eine höhere Flexibilität einfacher zu verlegen ist. Es können mehrere Geräte an eine 10Base2-Leitung angeschlossen werden. Häufig werden die Abzweige eines 10Base5-Backbones als 10Base2 ausgeführt.
10BaseT
Beschreibt ein Twisted-Pair-Kabel für 10 MBaud. Hierbei wird das Netz sternförmig aufgebaut, so dass nun nicht mehr jeder Teilnehmer am gleichem Medium hängt. Dadurch führt ein Kabelbruch nicht mehr zum Ausfall des gesamten Netzes. Durch den Einsatz von Switches als Sternkoppler können Kollisionen vermindert oder bei Voll-Duplex Verbindungen auch vollständig vermieden werden.
100BaseT
Twisted-Pair-Kabel für 100 MBaud. Für die höhere Datengeschwindigkeit ist eine bessere Kabelqualität und die Verwendung entsprechender Hubs oder Switches erforderlich.
10BaseF
Der Standard 10BaseF beschreibt mehrere Lichtwellenleiter-Varianten.
Kurzbezeichnung der Kabeltypen für 10BaseT und 100BaseT
Twisted-Pair Kupferkabel für sternförmige Topologie, wobei der Abstand zwischen zwei Geräten 100 Meter nicht überschreiten darf.
UTP
Unshielded Twisted-Pair (nicht abgeschirmte, verdrillte Leitung)
Dieser Kabeltyp gehört zur Kategorie 3 und sind für industrielle Umgebungen nicht empfehlenswert.
S/UTP
Screened/Unshielded Twisted-Pair (mit Kupfergeflecht abgeschirmte, verdrillte Leitung)
Besitzen einen Gesamtschirm aus einem Kupfergeflecht zur Reduktion der äußeren Störeinflüsse. Dieses Kabel wird zum Einsatz mit den Buskopplern empfohlen.
FTP
Foilesshielded Twisted-Pair (mit Alufolie abgeschirmte, verdrillte Leitung)
Dieses Kabel hat eine alukaschierten Kunststoff-Folie-Gesamtschirm.
S/FTP
Screened/Foilesshielded Twisted-Pair (mit Kupfergeflecht und Alufolie abgeschirmte, verdrillte Leitung)
Besitzt einen alukaschierten Gesamtschirm mit einem darüber liegenden Kupfergeflecht. Solche Kabel können eine Störleistungsunterdrückung bis zu 70dB erreichen.
STP
Shielded Twisted-Pair (abgeschirmte, verdrillte Leitung)
Beschreibt ein Kabel mit Gesamtschirm ohne weitere Angabe der Art der Schirmung.
S/STP
Screened/Shielded Twisted-Pair (einzeln abgeschirmte, verdrillte Leitung)
Ein solche Bezeichnung kennzeichnet ein Kabel mit einer Abschirmung für jedes Leitungspaar sowie einen Gesamtschirm.
ITP
Industrial Twisted-Pair
Ist von Aufbau dem S/STP ähnlich, besitzt allerdings im Gegensatz zum S/STP nur 2 Leitungspaare.