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<H1>www.aud24.net : M. Kandziora: "Profibus in der Studiotechnik"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>17.04.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Softing AG:</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>M. Kandziora: "Profibus in der Studiotechnik"</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Steuerung der Verfahrwege von 200 Scheinwerfern über Profibus</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Die Steuerung von rund 600 jeweils zwei- bis dreiachsig beweglichen Einzelgeräten für die Beleuchtungseinrichtungen von ca. 750 m2 Studiofläche erfordert erheblichen Aufwand an Steuerungs- und Regeltechnik, besonders, wenn, wie im Bereich Fernsehstudio-Beleuchtung, keine Standardbewegungen, sondern jederzeit individuell verschiedenen und beliebig kombinierbare Verfahrwege gesteuert werden müssen.<BR><BR>Hauptteil<BR><BR>Bei Profibus denkt man meist an Anwendungen in der industriellen Automatisierungstechnik und in der Verfahrensindustrie. Quer über alle Branchen gehört Profibus mittlerweile zum festen Bestandteil von Anlagen zur Herstellung verschiedenster Güter. Aber auch in Anwendungen, wo man es sonst nicht vermutet, findet ein industrietauglicher Feldbus seinen Platz.<BR>So waren Frensehstudios mit einer Grundfläche von insgesamt 750 m2 komplett mit lichttechnischen Anlagen auszustatten. Im Einzelnen bedeutete dies, die Vernetzung von rund 200 motorisierten Scheinwerferbügeln, 300 multifunktionalen motorisierten Laufwagen und gut 100 Teleskopen zu realisieren. Für den Datenaustausch zwischen dem zentralen Bedienpult und den verschiedenen lichttechnischen Anlagen werden an das Kommunikationssystem dabei hohe Anforderungen gestellt:<BR><BR>· Bewältigung von großen Datenmengen innerhalb kürzester Zeit;<BR>· hohe Störsicherheit;<BR>· Kommunikation teilweise über Schleifleiter;<BR>· Hohe Verfügbarkeit der Komponenten;<BR>· Realisierung des im Lichtbereich sehr häufig vorkommenden DMX512-Protokolls.<BR><BR>Um die hohen Anforderungen zu bewältigen, wählten die Spezialisten ein hierarchisches Profibus-DP-System. Herzstück der Anlage ist ein zentraler Pentium-Bedienrechner mit Pult und Touchscreen. An diesem Bedienrechner werden sämtliche für eine Sendung benötigten Scheinwerfereinstellungen hinterlegt und automatisch oder vom Bediener abgerufen. Dem Bedienplatz unterlagert sind 14 sogenannte LPUs (Local Processor Units), die die Kommunikation zu den einzelnen lichttechnischen Komponenten übernehmen. Eine LPU dient als ‚Knotenrechner‘, der als Verteil- und Zwischenrechner arbeitet. Diesen LPUs unterlagert sind Teleskop-Leuchtenhänger, die mit Fahrwagen auf einer Schiene mit Schleifleitem horizontal und vertikal fahren. In diesem Fahrwagen befindet sich der Teleskoprechner sowie weitere Hardware, wie der Dimmer für den Scheinwerfer. Am Teleskop ist in den meisten Fällen ein Scheinwerfer angehängt, der sich mit vielen Parametern positionieren lässt. In manchen Fällen ist es z.B. ein Scanner, der über das DMX512-Protokoll an den Teleskoprechner angeschlossen wird.<BR>Den Anschluss des Bedienrechners und der LPU an Profibus realisieren Profibus-Steckkarten des Typs Profi1 04 von Softing. Sowohl der Bedienrechner als auch die Knotenrechner sind mit PC/104-Steckplätzen ausgestattet. Die Kopplung an Profibus erfolgt durch die PC/104 Steckkarte Profi1 04. Dieses hochleistungsfähige Interface unterstützt die Kommunikation gemäß EN50170 in den Ausprägungen FMS, DP, DP/V1 und FDL. Der Datenaustausch mit der Applikation erfolgt über ein 16 kByte großes DP-RAM. Damit lassen sich die in der Studiotechnik geforderten geringen Zykluszeiten sehr einfach umsetzen.<BR><BR>Passende und schnelle Kommunikation<BR>Die Kommunikation der verschiedenen Teilnehmer am Bus erfolgt über verschiedene Ebenen Auf der ersten Ebene werden die Daten zwischen Bedien- und Knotenrechner ausgetauscht. Die Datenübertragung erfolgt per Kabel bzw. optisch mit einer Baudrate von 3 MBaud. Als Dateninhalte werden im Wesentlichen die Parametersätze zur Verstellung der Scheinwerfer übertragen, die einer LPU zugeordnet sind. Dabei agieren die LPUs als DP-Slave.<BR>Auf der zweiten Ebene werden die Daten zwischen LPU bzw. Lichtstellenpult und Scheinwerfer ausgetauscht. Zur Steuerung der Scheinwerferbügel arbeitet jede LPU als DP-Master. Die Parametersätze zur Positionierung der Scheinwerfer werden zyklisch übertragen. Dabei übernimmt die Scheinwerfersteuerung die Positionierung selbst. Die Kommunikation erfolgt über Schleifleiter mit einer Baudrate von 500 kBaud. Beim Datenaustausch zwischen Lichtstellpult und Scheinwerfer wurden Geräte, die bisher keine Profibus-Schnittstelle besaßen, in den zyklischen DP-Datenverkehr mit aufgenommen. Gelöst wurde diese Aufgabe mit Hilfe der LPUs, die sozusagen als Protokollumsetzer arbeiten.<BR>Das DMX512-Protokoll wird vor allem im Theater-, Funk- und Fernsehbereich eingesetzt. Die Datenübertragung erfolgt seriell und eine Nachricht besteht aus 512 Byte, in denen Informationen für mehrere Empfänger hinterlegt sind.<BR>An die Knotenrechner im hier betrachteten Studio sind über das DMX512-Protokoll die Lichtstellpulte angeschlossen. Dort kann man Sollwerte zur Verstellung der Scheinwerfer eingeben. Die in den DMX512-Telegrammen hinterlegten Daten müssen nun über Profibus an die jeweiligen Endgeräte geleitet werden. Dazu wird die DMX-Nachricht vom Knotenrechner in einzelne Bestandteile zerlegt und die für das jeweilige Endgerät bestimmten Informationen den jeweiligen Slaves zugeordnet. Diese Nachrichtenteile müssen nun neben dem zyklischen Datenverkehr an die Endgeräte übertragen werden, wozu ein Multiplexprotokoll dient. Dabei werden neben den zyklischen Daten für den Slave die Informationen aus dem DMX-Protokoll über mehrerer DP-Zyklen verteilt an das Endgerät geschickt. In den jeweils ersten Bytes einer Nachricht sind Daten aus dem DMX512-Protokoll hinterlegt. Im Endgerät werden diese wieder zusammengesetzt. Es werden in jedem Buszyklus andere Daten übertragen, z.B. Istwerte, anschließend Sollwerte und danach Endwerte. Voraussetzung dafür war, dass die Teleskoprechner schnell genug sind. Nur dann können die Rechner jeden DP-Zyklus mitbekommen und es werden alle Protokolle empfangen. Ansonsten würden die Werte erst wieder beim nächsten ‚Durchlauf‘ ankommen, was Verzögerungen im Bereich von 100 ms zur Folge hätte. Der Zuschauer würde das an einem Lichtflackern bemerken.<BR>Aufgrund dieser engen zeitlichen Anforderungen wurde auf ein Betriebssystem in den Teleskoprechnern und den LPUs weitgehend verzichtet. Der Zugriff auf die Profi1 04-Karte erfolgt direkt über das DP-RAM. Über ein Mailboxsystem wird der Datenaustausch geregelt. Per Interrupts wird die Anwendung über neue Daten informiert. Zu jedem Zeitpunkt kann über Semaphoren die Konsistenz der Daten sichergestellt werden.<BR><BR></TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P>
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