Industrielles Ethernet Flashcards
In welche Schichten gehört Ethernet?
Bitübertragungsschicht und Sicherungsschicht.
1 und 2.
In welche Schicht gehört IP?
Vermittlungsschicht.
Schicht 3.
In welche Schict gehört TCP bzw. UDP?
Transportschicht.
Schicht 4.
Wie sieht eine typische IP-Adresse aus?
32 Bit. 4 Byte. Klassen A-E definieren Adressraum und Anzahl Teilnehmer. Classless Inter Domain Routing (CIDR). .0 ist Subnetzadresse. .255 ist Braodcast.
In welche Schicht gehört die MAC-Adresse?
Gehört zur Sicherungsschicht (MAC Layer).
Media Access Control
48 Bit -> 6 Byte.
Hersteller Adresse und individuelle Nummer.
Welche Adress-Klassen gibt es bei IP?
Es gibt die Adress-Klassen A-E und Spezialklassen.
A: viele Teilnehmer.
E: wenig Teilnehmer.
Was ist der Unterschied zwischen IPv4 und IPv6 bezüglich der Adressierung
IPv6 besitzt einen größeren Adressdraum. Dadurch deutlich mehr Teilnehmer möglich.
IPv6-Adresse hat 128 Bits
Was adressiert TCP bzw. UDP? Geräte oder Ports oder Tasks?
Ports innerhalb eines Gerätes.
HTTP, SMTP, …
Was ist ein Socket?
IP:Port
Zusammensetzung aus IP-Adresse und Port auf dem Host
Was sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale von TCP und UDP?
TCP: umfangreich, langsam, sicher, verbindungsorientiert.
UDP: einfacher, schneller, verbindungslos.
UDP für Automatisierungstechnik besser, da Sensordaten nicht erneut geschickt werden müssen, wenn ein Fehler auftritt. Im nächsten Zyklus werden Sensordaten eh erneut geschickt.
Was sind die Hauptunterschiede zwischen Büro- und Industrie-Umgebung?
In Industrie:
viele unterschiedliche Geräte.
mehr Protokolle (SERCOS III, EtherCat, ProfiNet, Modbus TCP, Ethernet Powerlink).
Statt Client/Server -> Publish/Subscribe oder Producer/Consumer.
Daten von wenigen Bytes bis mehrere MegaBytes.
Höherer Synchronisismus.
Wenig Jitter.
Deterministisch.
Welche Alternative gibt es zum RJ45-Stecker?
Kupfer:
RJ-45 Stecker mit IP67 -> Variant 14.
M12 Stecker mit IP67.
Fiber Optic:
SC-RJ (Vairant 14).
M12 Draft.
Welche physikalischen Topologien sind möglich, wenn immer ein Kabel zwei Geräte miteinander verbindet?
Bus, Ring, Stern(Switch), DaisyChain(ProfiNet)
Was ist der Unterschied zwischen einem Hub und einem Switch?
HUB ist dumm. Hub sendet alle Daten an alle Teilnehmer weiter.
Switch leitet Pakete nur an wirklich adressierte Teilnehmer weiter. Schränkt Kollisionsdomänen ein.
Was ist Broadcast, Mulitcast, Unicast?
Broadcast: Einer an alle.
Multicast: Einer an Gruppe (eingeführt bei IPv6).
Unicast: Einer and einen.
Was ist der Unterschied zwischen Client/Server, Publisher/Subscriber und Producer/Consumer?
Client/Server (z.B. MODBUS/TCP Protokoll):
benutzt Unicast.
Request von Client.
Respone von Client.
Publish/Subscribe: Mulitcast 1 Request von Subscriber auf Daten Publisher fügt S zu Liste hinzu P sendet Daten zyklisch an Multicast-Adresse
Consumer/Producer: Liste nicht bei Komm-Partner gespeichert Datensatz erhält ID Zuerst Aushandlung von ID und Mulitcast-Adresse Dann kann Consumer P oder C requesten
Was ist bei der Netzwerksicherheit mit Integrität, Verbindlichkeit, Vertraulichkeit, Verfügbarkeit und Authentifizierung gemeint?
Integrität: Daten nicht verändert, sind vollständig und in derselben Reihenfolge vom Sender.
Verbindlichkeit: Nachweis, wer wann Verbindung aufgebaut und Daten gesendet hat.
Vertraulichkeit: Auf Daten kann kein Dritter über Übertragungsweg zugreifen -> Daten nur für Empfänger bestimmt.
Verfügbarkeit: Senden im innerhalb Zeitrahmen sollte möglich sein. Schutz vor Überlastung (denial of service).
Authentifizierung: Identität des Partners bestimmen und, ob er Zugriffsrechte auf Dienst hat.
Wie ist Echtzeitfähigkeit definiert? Was ist Determinismus? Was ist Pünktlichkeit? Was ist Synchronismus?
Echtzeit: Daten müssen zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegen. Wenn nicht, nimmt der Nutzen ab oder ist gleich 0. Daten müssen schneller als Maschine sein.
Determinismus: Vorhersagbarkeit.
Pünktlichkeit: Aktion muss in Zeitspanne erscheinen.
Synchronismus: Zeitpunkt ist entscheidend -> Außerhalb von Jitter nicht mehr synchron
Was meint “Entkopplung von Kommunikation und Ausführung?
Datenübertragung -> Pause -> Ausführung
Was ist der Unterschied zwischen den drei Architekturen in Bild 6.25?
Links: Realzeit und nicht zeitkritische Daten über TCP/UDP/IP Stack. (Ethernet/IP u. Modbus/TCP)
Mitte: Umgehung des TCP/UPD/IP Stack für Realzeit-Datenaustausch mit Software (PowerLink u. ProfiNet V2)
Rechts: Umgehung des TCP/UPD/IP Stack für Realzeit-Datenaustausch mit Hardware (SERCOS III, EtherCAT u. Profinet V3)
Erklären Sie Bild 6.27?
Die Abbildung zeigt, wie Uhren abgeglichen werden. Die Master Clock sendet ihre
Uhrzeit t1 mit einer Sync-Meldung an die abzugleichenden Slave Clock. Stellt diese
ihre Uhrzeit auf t1, hinkt sie so viel hinter dem Master her, wie die Übertragung der
Meldung gedauert hat. Um diese Übertragungszeit zu messen und anschließend zu
kompensieren, sendet der Slave seine eigene Zeit t3 mit einer Delay_Req.-Meldung
zurück. Der Master ermittelt t4 und sendet sie mit einer Delay_Resp.-Meldung an den
Slave. Aus den Sendezeiten t1 und t3 sowie den Empfangszeiten t2 und t4 berechnet der
Slave die Übertragungszeit (Delay) und die Abweichung (Offset). Der Offset wird
verwendet, um die Uhrzeit zu korrigieren und ihren Gang zu regeln, d.h. den Oszillator
zu beschleunigen oder zu verlangsamen.
Master rechnet nicht.
Mehrere Messungen durch Slave
Was ist eine Boundary Clock?
Staffelung -> Ketten von Syncrhonisation: kann zu Problemen in Regelkreisen führen
Boundary Clock synchronisiert sich als Slave mit dem übergeordneten Master und präsentiert sich gegenüber den anderen Teilnehmern als Master.
Andere Uhren an Seiten heißen Ordinary-Clocks (OC).
EtherCAT
Was ist der Unterschied im Aufbau zwischen Telegrammen im Subnetz und Telegrammen, die das Subnetz verlassen?
EtherCAT UDP verpackt das EtherCAT-Protokoll in UDP/IP-Datagramme. Hiermit kann jede Steuerung mit Ethernet-Protokoll-Stack EtherCAT-Systeme ansprechen. Selbst die Kommunikation über Router hinweg in andere Subnetze ist möglich.
Welche Arten von Domains kennt ETHERNET Powerlink?
Non-Realtime Domain und Realtime Domain
Welche Zeitphasen realisiert der Data Link Layer beim ETHERNET Powerlink?
Isochron: Echtzeit, Producer/Consumer, jeder liest alles (Broadcast)
Asynchron: nicht zeitkritsische Daten, Standard IP-Protokolle und Adressierung
Was bedeutet RTPS?
MODBUS
Real-Time Publish/Subscribe: erlaubt Multicast unter Benutzung von UDP/IP
Welche Datentypen kenn Modbus/TCP?
Eingänge, einzelne Bits, nur lesen.
Interne Bits(Coils), einzelne Bits, lesen/schreiben.
Eingangsregister, 16 Bit Wort, nur lesen.
Interne Register, 16 Bit Wort, lesen/schreiben.
Schreiben am Eingang macht keinen Sinn
Wie sieht ein Kommunikationszyklus bei SERCOS III aus?
Initalisierungsphase (Geräte erkennen, adressieren, konfiguriert)
MDT (Slave liest Vorgabedaten von Master) 4x
AT (Slave schreibt Daten für Master und Slaves) 4x
SERCOS III
Erklären Sie Bild 6.118!
In SERCOS III sind Master-Sync. und Master-Daten integriert und die Slave-Daten werden anschließend in einem gemeinsamen Summenrahmen-Telegramm übertragen.
Was ist der Unterschied zwischen PROFINET RT und IRT?
RT:
zyklische Daten (Prozesswerte) mit festen Raster an Consumer ungesichert ohne ACK.
Bei Ausbleiben Fehler an Applikation.
Verbindungsorientiert durch übergeordn. Protokoll
Querverkehr über Multicast
IRT:
zyklisch.
Genauigkeit von Maschinen durch hohe Synchronisation.
spezielle Hardware für Synchronisation erforderlich.
zeitlich geplante Übertragung.
Übertragung von Telegrammen nicht adress-basiert sondern zeitlich geplant (ich weiß welcher Zug das ist durch die Ankunftszeit).
