Leistungsmessungen zum Einsatz der J2EE Technologie für Feldbussimulationen

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Rudolph Kilian Rothbauer
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1 en zum Einsatz der J2EE Technologie für Feldbussimulationen Thorsten Garrels Hendrik Jürgens Prof. Uwe Schmidtmann PEARL 2007 Workshop Mobilität und Echtzeit Dezember 2007, Boppard am Rhein

2 Übersicht 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

3 Übersicht 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

4 Übersicht 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

5 Übersicht 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

6 Übersicht Ziele der Simulation Projektbeschreibung 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

7 Ziele der Simulation Ziele der Simulation Projektbeschreibung Validierung / Fehlersuche in SPS Programmen Programmierung und Test parallel zum Anlagenbau Personal- und Anwenderschulung

8 Ziele der Simulation Ziele der Simulation Projektbeschreibung Validierung / Fehlersuche in SPS Programmen Programmierung und Test parallel zum Anlagenbau Personal- und Anwenderschulung

9 Anlagenbau im "Gantt-Diagramm" Ziele der Simulation Projektbeschreibung plant construction PLC logic commissioning / test

10 Anlagenbau im "Gantt-Diagramm" Ziele der Simulation Projektbeschreibung plant construction PLC logic commissioning / test plant construction PLC logic commissioning / test

11 Anlagenbau im "Gantt-Diagramm" Ziele der Simulation Projektbeschreibung plant construction PLC logic commissioning / test plant construction PLC logic commissioning / test

12 Ziele der Simulation Ziele der Simulation Projektbeschreibung programmierung parallel zum Anlagenbau Validierung / Fehlersuche in SPS Programmen Personal- und Anwenderschulung

13 Projektbeschreibung Ziele der Simulation Projektbeschreibung Entwicklung eines Frameworks zur Simulation von Feldbus-Systemen direkte Ansteuerung durch SPS Verwendung zukunftsweisender Technologien: VRML, J2EE

Simulation von Feldbus-Systemen direkte Ansteuerung

14 Weshalb J2EE? Ziele der Simulation Projektbeschreibung J2EE bietet Skalierbarkeit Flexibilität Stabilität

15 Weshalb J2EE? Ziele der Simulation Projektbeschreibung J2EE bietet Skalierbarkeit Flexibilität Stabilität Frage: Ist die J2EE Technologie geeignet, um verteilte Steuerungssysteme zu simulieren?

16 Übersicht 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

17 Domänen der Automatisierungstechnik PLC ModbusTCP Logic ModbusTCP Bus Coupler CAE Frequency Converter Valve Cluster M CAD

18 Überblick: Virtualisierung der Domänen PLC ModbusTCP a ModbusTCP Bus Coupler Modbus Interbus Another TCP TCP Bus TCP FieldbusServer b RMI FieldbusCluster Frequency Converter Valve Cluster Frequency Converter Valve Cluster c RMI Visualization VRML M M d

FieldbusServer b RMI FieldbusCluster Frequency Converter Valve

19 Level A PLC ModbusTCP a ModbusTCP Bus Coupler Modbus Interbus Another TCP TCP Bus TCP FieldbusServer b RMI FieldbusCluster Frequency Converter Valve Cluster Frequency Converter Valve Cluster c RMI Visualization VRML M M d

FieldbusCluster Frequency Converter Valve Cluster

20 read Level A exec write

21 Level B PLC ModbusTCP a ModbusTCP Bus Coupler Modbus Interbus Another TCP TCP Bus TCP FieldbusServer b RMI FieldbusCluster Frequency Converter Valve Cluster Frequency Converter Valve Cluster c RMI Visualization VRML M M d

22 Merkmale des Fieldbus Server Modbus TCP Interbus TCP FieldbusServer Another Bus TCP Bus-Koppler TCP/IP oder JNI Load Balancing

23 Merkmale des Fieldbus Server Modbus TCP Interbus TCP FieldbusServer Another Bus TCP Bus-Koppler TCP/IP oder JNI Load Balancing

24 Merkmale des Fieldbus Server Modbus TCP Interbus TCP FieldbusServer Another Bus TCP Bus-Koppler TCP/IP oder JNI Load Balancing

25 Überblick: Virtualisierung der Domänen PLC ModbusTCP a ModbusTCP Bus Coupler Modbus Interbus Another TCP TCP Bus TCP FieldbusServer b RMI FieldbusCluster Frequency Converter Valve Cluster Frequency Converter Valve Cluster c RMI Visualization VRML M M d

26 Merkmale des s Frequency Converter FieldbusCluster Valve Cluster basiert auf der J2EE Technologie Abbild und Simulation der E/A und Feldbus Systeme

27 Merkmale des s Frequency Converter FieldbusCluster Valve Cluster basiert auf der J2EE Technologie Abbild und Simulation der E/A und Feldbus Systeme

28 Exkurs: Java 2 Enterprise Edition

29 Exkurs: Java 2 Enterprise Edition Stateful Stateless CMP BMP

30 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean

31 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean Frequency Converter 1 2

32 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean Frequency Converter 1 2

33 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean Frequency Converter 1 2

34 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean Frequency Converter 1 2

35 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean Frequency Converter 1 2

36 FieldbusCluster Entity Bean Entity Bean Entity Bean Valve Cluster Session Bean Frequency Converter 1 2

37 Überblick: Virtualisierung der Domänen PLC ModbusTCP a ModbusTCP Bus Coupler Modbus Interbus Another TCP TCP Bus TCP FieldbusServer b RMI FieldbusCluster Frequency Converter Valve Cluster Frequency Converter Valve Cluster c RMI Visualization VRML M M d

38 Übersicht 1 Ziele der Simulation Projektbeschreibung 2 3 4

39 Versuchsaufbau Prozessor: Speicher: Netzwerk: Intel P4 3.00GHz 1024 MB 100 Mbit OS: Linux (2.6.15) AS: JBoss JAVA: Sun JDK 1.5 MySQL: Version PostgreSQL: Version HSQLDB: Version Lese-/Schreibzeiten für bis zu 1000 Coils Einfluss der Datenbankwahl clusterbedingte Leistungssteigerung

40 mittlere Datenbanklast unter BMP und CMP [%] Verwendung von BMP mit 1000 Coils DBType 1 Node 2 Nodes 3 Nodes PostgreSQL MySQL HSQLDB [%] Verwendung von CMP mit 1000 Coils DBType 1 Node 2 Nodes 3 Nodes PostgreSQL MySQL HSQLDB

41 Vergleich CMP/BMP MySQL 1 Knoten

42 Vergleich MySQL 1 3 Knoten (CMP)

43 Vergleich MySQL 1 3 Knoten (BMP)

44 Fazit Die Messergebnisse zeigen ein Zeitverhalten, welches sich dem realer SPS annähert. Folglich erweist sich J2EE als adäquat für die Simulation verteilter Steuerungssysteme. Die Wahl des Datenbanksystemes sowie des Entity-Types (BMP/CMP) hat einen beträchtlichen Einfluss auf die Systemperformance.

45 Ausblick Weitere Annäherung an gängige SPS-Zyklus-Zeiten durch die Optimierung der Datenbankkonfiguration und der Infrastruktur Messungen mit Anfragen mehrerer SPS Implementierung des Verhaltens realer Feldbusobjekte

46 Vielen Dank für Ihr Interesse! Thorsten Garrels Hendrik Jürgens Prof. Uwe Schmidtmann PEARL 2007 Workshop Mobilität und Echtzeit Dezember 2007, Boppard am Rhein

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