Netzlösungen nach IEEE 802.3, 802.3u und b

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1 Netzlösungen nach IEEE 802.3, 802.3u und b Mit Industrial Ethernet steht Ihnen ein leistungsfähiges Bereichs- und Zellennetzwerk inklusive Feldbereich auf Basis internationaler Standards (IEEE 802.3, 802.3u und b) für die Bereichsvernetzung zur Verfügung. Industrial Ethernet ist heute mit einem Anteil von über 80% das Netzwerk Nummer eins in der LAN Landschaft weltweit. Es ist speziell für den Einsatz in rauer Industrieumgebung entwickelt und bietet eine leistungsfähige Datenkommunikation. Darüber hinaus bietet Ethernet Basistechnologien für Intranet und Internet sowie vielfältige Möglichkeiten zur Integration in eine weltweite Vernetzung. Die unterschiedlichen Möglichkeiten von Intranet, Extranet und Internet, welche im Bürobereich heute schon zur Verfügung stehen, können auch in der Fertigungsund Prozessautomatisierung genutzt werden. Die seit vielen Jahren erfolgreiche Ethernet-Technologie in Verbindung mit Switching, Full Duplex und Autosensing gibt Ihnen die Möglichkeit, die benötigte Performance in Ihrem Netz genau den Anforderungen anzupassen. Kurzbeschreibung

2 Einsatzmöglichkeiten Teil von TIA Totally Integrated Automation (TIA) steht für ein vollständiges Spektrum von Automatisierungskomponenten, das den höchstmöglichen Integrationsgrad aufweist, die dreifache Durchgängigkeit: Ein durchgängiges Software-Toolset unterstützt alle Projektphasen von der Hardwareauswahl über das Programmieren, den Betrieb bis hin zu Diagnose und Wartung. Die Werkzeuge greifen auf eine gemeinsame Datenbasis zu. Das erspart Eingabeaufwand und sichert die projektweite Konsistenz. Besondere Eigenschaften Industrial Ethernet bietet für die raue Industrieumgebung wesentliche Ergänzungen der Ethernet-Technik an: Investitionssicherheit durch die ständige kompatible Weiterentwicklung. Netzkomponenten für den Einsatz in rauer Industrieumgebung. Schnelle Konfektionierung und schnelle Inbetriebnahme vor Ort durch FastConnect-Verkabelungssystem mit RJ45-Technik. Ausfallsichere Netze durch schnelle Redundanz. Ständige Überwachung der Netzkomponenten durch einfaches und wirkungsvolles Meldekonzept. Hohe Verfügbarkeit, da bestehende Anlagen ohne Rückwirkung erweitert werden können. Nahezu unbegrenzte Kommunikationsleistung, da bei Bedarf skalierbare Leistung durch Switching-Technologie zur Verfügung steht. Vernetzung unterschiedlichster Anwendungsbereiche, wie Büro und Fertigung. Unternehmensweite Kommunikation durch die Kopplungsmöglichkeit über WAN (Wide Area Network) wie ISDN oder Internet. Im Industrial Ethernet-Netz ist eine anlagenweite Uhrzeitführung möglich. Dadurch wird eine zeitlich exakte Zuordnung von Ereignissen in der Gesamtanlage realisierbar. Datenkommunikation Automation Level Bild 1: Management Enterprice level Control level Field level Prozessoder Feldkommunikation Leistung/Übertragungsrate Zuordnung der Bussysteme und Abdeckung der Leistungsbereiche Für den Datenaustausch im Feldbereich werden die Bussysteme AS-Interface und PROFIBUS eingesetzt, die für die Datenübertragung die Prozess- oder Feldkommunikation nutzen, um Aktoren und Sensoren an eine Steuerung anzubinden. Industrial Ethernet bietet industrietaugliche Kommunikationskomponenten an, mit denen sowohl elektrische als auch optische Netze aufgebaut werden können. Mit Hilfe der Switching-Technik sind die Reichweiten nahezu unbegrenzt. Zudem bietet Industrial Ethernet die Möglichkeit der mobilen Kommunikation, die in Ihre Netzstruktur nahtlos integriert werden kann. Damit stehen Informationen überall und jederzeit zur Verfügung und ein mobiler Zugriff aufs Intranet/Internet wird ermöglicht. AS-Interface PROFIBUS Industrial Ethernet Industrial Mobile Communication Industrial Ethernet nutzt die Datenkommunikation zum Datenaustausch bis hin zum Feldbereich. Sie kommt zwischen Automatisierungsgeräten oder zwischen Automatisierungsgerät und intelligenten Partnern (PC, Rechner usw.) zum Einsatz. PROFInet-fähige Produkte Für die Realisierung von Component based Automation wird bei Siemens PROFInet eingesetzt. Damit werden die Vorteile der Komponententechnologie, die in der Software-Welt bereits etabliert sind, für den modularen Anlagen- und Maschinenbau genutzt. Auf diese Weise lassen sich beim Engineering und bei der Inbetriebnahme außergewöhnliche Produktivitätssteigerungen erzielen

3 Lösungsmöglichkeiten MOBIC SIMATIC Controller PC-based Automation SIMATIC Controller SIMATIC C7 S7-300 Motion Control SIMOTION P SIMATIC NET PN OPC-Server RLM S7-300 SIMATIC PC mit S7-400 ProTool/Pro oder WinAC Notebook S7-300 SIMATIC HMI SIMOTION C Field PG Power PG PCS 7 OS/ES SIMATIC WinAC S7-400 S7-200 Bild 2: Lösungsmöglichkeiten mit Industrial Ethernet Mit Industrial Ethernet können umfangreiche, leistungsstarke und redundante Netze aufgebaut werden. Speziell für die Industrie konzipierte Komponenten ermöglichen den reibungslosen Datenaustausch über weite Strecken hinweg. So bilden robuste Netzwerkkomponenten für die unterschiedlichsten Anforderungen, z.b. elektrische oder optische Komponenten in Linien-, Ring- oder Sternstruktur, mit 10 oder 100 Mbit/s, das Rückgrat der industriellen Kommunikation. Die Anschlüsse von den Teilnehmern an das Netz realisieren Kommunikationsprozessoren, die je nach Zielsystem in den unterschiedlichen Bauarten, Leistungsklassen und für unterschiedliche Anwendungen angeboten werden. Industrial Ethernet mit seinen universell einsetzbaren Komponenten von SIMATIC NET findet in den unterschiedlichsten Branchen seine Anwendung. Einsatzbeispiele aus der Fertigungs- und Prozessindustrie Automobilfertigung Fertigungslinien mit variierbaren Geschwindigkeiten oder Steuerungsmöglichkeiten der Anlage im laufenden Betrieb sind in der Automobilfertigung realisierbar. Viele Variablen müssen flexibel beeinflussbar sein, um eine störfreie Produktion zu ermöglichen. Dabei wird die Anlagenverfügbarkeit immer wichtiger. Eine Ausfallzeit, bedingt durch eine Reparatur, ist meist teurer als eine geeignete Überwachung von Anlagen auf Verschleiß oder mögliche Fehler. Mit Hilfe von leistungsfähigen Komponenten in der Kommunikation können z.b. Fehler schnell lokalisiert und gemeldet werden. Automobilfertigung 3

4 Lösungsmöglichkeiten Nahrungs- und Genussmittel Der Materialfluss von der Anlieferung z.b. von Kartoffeln über das Sortieren und Einlagern bis hin zum Auslagern und Abtransport der verpackten Knolle ist der Förderfluss vorab einprogrammiert und kann am Leitrechner je nach Auslastung und Bedarf modifiziert werden. Betriebszustände und Aggregate von Förderanlagen können genauso überwacht und beeinflusst werden wie die Befüllung von Silos. Die Koordination von verschiedenen Sortieranlagen ist hier genauso Teilaufgabe der Kommunikation wie die automatische Einzelbelüftung der Kartoffeln. Gebäudeautomation In Parkhäusern hat die Gebäudeautomation schon längst Einzug gehalten. Freie Parkplätze werden bereits am Eingang des Parkhauses kenntlich gemacht und leiten den Autofahrer über Richtungspfeile auf dem kürzesten Weg dorthin. Ein berührungsloser Sensor, der an der Decke montiert ist, fungiert als Parkwächter und tastet per Ultraschall regelmäßig seinen Stellplatz ab. Wird die Auffahrtsrampe falsch befahren oder bildet sich ein Stau, wird in der Leitstelle Alarm geschlagen. Ein leistungsstarker Kommunikationsprozessor sammelt und koordiniert die Daten und visualisert dies z.b. in einem Rechner. Abwasser Die Abwasserreinigung erfordert spezielle Eigenschaften von Automatisierungskomponenten und Kommunikation, wie z.b. den Einsatz bei zulässigen Temperaturbereichen, EMV-Festigkeit oder schnelle Meldungen im Fehlerfall. Filterlinien, Pumpen oder Messgeräte können von der Warte aus überwacht und gesteuert werden, damit der reibungslose Fluss der Anlage sichergestellt werden kann. Eine leistungsfähige Kommunikation leitet die entsprechenden Daten zuverlässig von den Sensoren bis hin zur Warte. Diese können dort über einen Rechner z.b. visualisiert und kontrolliert werden. Nahrungs- und Genussmittel Gebäudeautomation Abwasser 4 4 4

5 Vernetzungsmöglichkeiten Netze in Switching-Technik Switched Industrial Networks können in Linienstruktur und redundanten Ringen elektrisch oder optisch aufgebaut werden. Der Aufbau erfolgt mit OSM (Optical Switch Module) bzw. ESM (Electrical Switch Module). Als Übertragungsmedium zwischen den Modulen werden Lichtwellenleiter bei OSM bzw. TP/ITP- Leitungen bei ESM verwendet. Endgeräte oder Netzsegmente werden über TP- oder ITP-Leitungen angeschlossen. In Switched Networks sind nahezu unbegrenzte Ausdehnungen möglich. Ab einer Ausdehnung von 150 km sind die Signallaufzeiten zu beachten. Die Switching-Funktionalität bietet entscheidende Vorteile: Die Bildung von Teilnetzen und Netzsegmenten ist möglich. Der Datendurchsatz und damit der Netzperformance durch die Strukturierung des Datenverkehrs kann deutlich erhöht werden. Die Regeln zur Netzkonfiguration sind einfach anzuwenden. Netztopologien mit 50 OSM und einer Gesamtausdehnung bis zu 150 km sind ohne Berücksichtigung von Signallaufzeiten leicht realisierbar. Eine unbegrenzte Ausweitung der Netzausdehnung ist durch die Verbindung einzelner Kollisionsdomänen/Teilnetze möglich. Eine einfache und rückwirkungsfreie Erweiterung bestehender Netze kann mit Switches durchgeführt werden. Bild 3: Switched Network mit Industrial Ethernet OSM in optischer Ringstruktur OSM TP22 LWL Redundanter FO-Ring Redundanter FO-Ring S7-400 OSM TP22 S7-400 S7-300/MP 370 S /100 Mbit/s 10/100 Mbit/s Diagnose einzelner ELS mittels Web-Browser über SIMATIC Field PG/MOBIC PC IE/PB Link Netze in Linienstruktur mit Switching-Funktionalität Die Electrical Lean Switches ELS sind speziell für den Aufbau von Industrial Ethernet Netzen mit 10/100 Mbit/s in Linienstruktur im Feldbereich optimiert. Sie verfügen neben der Switching-Technik über eine integrierte FastConnect (FC) Anschlusstechnik für einen leichten und schnelle Anschluss der FC Leitungen (siehe Seite 10). Die ELS sind für den Einsatz im Schaltschrank ausgelegt. FC Outlet Diagnosezugriff über das Netz ET 200X ELS TP40 Bild 4: Linienförmige Netzwerkstruktur mit ELS TP40M und Diagnosezugriff 5

6 Redundante Netze Redundanz im Netz Unverzichtbar für industrielle Anwendungen ist die sehr schnelle Rekonfigurationszeit des Netzes nach einem Fehler, da die angeschlossenen Endgeräte sonst logische Kommunikationsverbindungen abbauen. Redundante Netze erhöhen insgesamt die Sicherheit und reduzieren Anlagenstillstände. Um die geforderten sehr schnellen Reaktionszeiten zu erreichen, verwendet SIMATIC NET ein speziell entwickeltes Verfahren zur Steuerung der Redundanz. Die Rekonfiguration eines Netzes zu einer funktionsfähigen Netzinfrastruktur wird dadurch im Subsekundenbereich sichergestellt. Standby-Verbindung OLM PC S7-300 S7-400 S7-400 S7-300 Redundanz per Software Mit der Redundanzsoftware S7-REDCON- NECT können PCs an das hochverfügbare SIMATIC S7-H-System angebunden werden. Damit schützen redundante SIMATIC S7-H-Systeme vor Anlagenstillständen. Bei Ausfall eines Teilsystems oder bei Leitungsbruch wird auf das Reservesystem bzw. Reservenetzwerk (Doppelbus, redundanter Ring) umgeschaltet und dadurch die Kommunikation aufrecht erhalten. Bild 5: Switched 100 Mbit/s-Network mit OSM/ESM in hierarchischer redundanter Ringstruktur und Einbindung vorhandener 10 Mbit/s-Netze PC mit 2 x CP 1613 und S7-REDCONNECT S7-400H S7-400H H-CPU im Single Mode Bild 6: Hochverfügbare Kommunikation 6

7 Einbindung vorhandener 10 Mbit/s-Triaxialnetze Mit der Netzkomponente ELM (Electrical Link Module) können vorhandene 10 Mbit/s-Triaxialnetze problemlos in neue 100 Mbit/s-Netze mit Switching- Technologie eingebunden werden. Die Vorteile einer Erweiterung mit Switching-Technologie sind folgende: Das vorhandene Technologie-Wissen ist weiter verwendbar. Es muss keine völlig neue Technologie erlernt werden. Die schnelle Switching-Technologie ist sofort effizient einsetzbar. Industrial Ethernet bietet die Möglichkeit zur stufenweisen Migration von 10 Mbit/s auf die 100 Mbit/s-Technologie. Vorhandene Netze können schrittweise integriert und erweitert werden. Weiterhin ermöglicht der ELM den Anschluss von bis zu drei Endgeräten mit Twisted Pair-Schnittstelle an ein vorhandenes Triaxialnetz oder an ein Industrial Twisted Pair-Netz. OSM OLM ESM ELM ASGE PC S7-400 S7-400 Bild 7: Anbindung bestehender Triaxial-Segmente an TP- und FO-Netze über ELM Industrial Ethernet ELM Der Industrial Ethernet ELM (Electrical Link Module) ist ein Hutschienen-Repeater nach IEEE mit drei Industrial Twisted Pair (ITP) und einer AUI-Schnittstelle. Er ermöglicht den Anschluss von bis zu drei Endgeräten mit Industrial Twisted Pair Schnittstelle an ein vorhandenes Triaxial- Netz oder an ein Industrial Twisted Pair-Netz. Er ist auch stand-alone für kleine Netze betreibbar. Dadurch kann mit Hilfe von ELM der Übergang von einem 10 Mbit/s- auf ein 100 Mbit/s-Netzwerk geschaffen werden. Bild 8: Industrial Ethernet ELM 7

8 Netzauswahlkriterien Anhand der aufgelisteten Kriterien können Sie das für Ihre Ansprüche geeignete Industrial Ethernet Netz auswählen. Twisted Pair-Netz Fiber Optic-Netz Flexibilität der Netztopologie Eignung für hohe Übertragungsraten 1) 2) Gebäudeübergreifende Vernetzung EMV Einfache Leitungsverlegung Leitungsspektrum für spezielle Einzelfälle Auswirkung von Spannungsausfall Leitungen für Innenbereich; Schleppleitung; Schiffskabel; FastConnect-Leitungen Leitungen für Innen- und Außenbereich; Schleppleitung; halogenfreie Leitung Ausfall eines Teilnetzes 3) Ausfall eines Teilnetzes 3) Auswirkung von Streckenausfall max. Netzausdehnung Netz zerfällt in zwei isoliert funktionierende Teilnetze 1400 m 4) Netz zerfällt in zwei isoliert funktionierende Teilnetze unbegrenzt ab 150 km: Signallaufzeit beachten max. Entfernung zweier Netzknoten 100 m 3100 m max. Anschlussleitungslänge 100 m 3100 m vorkonfektionierte Leitungen Konfektionierung vor Ort integrierte Diagnoseunterstützung ja und FastConnect-Technik ohne Spezialwerkzeug; FastConnect-Technik LED Anzeigen; Meldekontakt; SNMP Netzwerkmanagement; Webbased Management ja mit Spezialwerkzeug und geschultem Personal; LED Anzeigen; Meldekontakt; SNMP Netzwerkmanagement; Webbased Management Innovationspotential Redundante Netzstrukturen Verdopplung der Infrastruktur (Linie, Stern), redundanter, elektrischer Ring redundanter optischer Ring oder Verdopplung der Infrastruktur (Linie, Stern) 8 gut geeignet weniger gut geeignet 1) geeignet für 10 Mbit/s und 100 M/bits 2) geeignet für 10 Mbit/s und 100 Mbit/s und 1000 Mbit/s 3) Absicherung des Teilnetz-Ausfalls durch redundante Spannungsversorgung 4) abhängig von verwendeten Netzkomponenten

9 Strukturierte Verkabelung und FastConnect Strukturierte Verkabelung Die strukturierte Verkabelung nach EN beschreibt die anwendungsneutrale, baumartige Verkabelung von Gebäudekomplexen für informationstechnische Zwecke. Ein Standort wird in folgende Bereiche unterteilt: Primärbereich: Verbindung von Gebäuden eines Standortes Sekundärbereich: Verbindung von Etagen eines Gebäudes Tertiärbereich: Informationstechnische Anschlüsse der Endgeräte innerhalb einer Etage Die strukturierte Verkabelung, die mit dem Industrial Ethernet FastConnect- System realisiert werden kann, entspricht der Tertiärverkabelung gemäß EN FastConnect-System Die FastConnect Abisoliertechnik ermöglicht einen schnellen und einfachen Anschluss der Industrial Ethernet FC Leitungen an das Outlet RJ45 oder ELS TP40/ ELS TP40M. Der Anschluss der Endgeräte bzw. Netzkomponenten erfolgt über TP Cords. Der spezielle Aufbau der Industrial Ethernet FastConnect-Leitungen ermöglicht den Einsatz des Industrial Ethernet Fast- Connect Stripping Tools, mit dem der Außenmantel und der Geflechtschirm in einem Arbeitsschritt maßgenau abgesetzt werden. Der Anschluss der so vorbereiteten Leitung erfolgt in dem FastConnect Outlet RJ45 oder ELS TP40/ELS TP40M über Schneid-/Klemmtechnik. Patchleitung z.b. TP Cord Aktiver Verteiler z.b. OSM/ESM A A+C 10 m A+B+C 100 m Bild 9: Strukturierte Verkabelung nach EN Abmessen der abzuisolierenden Leitungslänge durch Anlegen der Leitung an der Maßschablone. Anschlag mit dem Zeigefinger der linken Hand. Abisolierwerkzeug zum Abisolieren der Leitung mehrmals in Pfeilrichtung drehen. Patchfeld z.b. Outlet RJ45 C Installationsleitung z.b. FC Standard Cable Einlegen des abgemessenen Leitungsendes in das Werkzeug. Anschlag für die Einlegetiefe ist der Zeigefinger der linken Hand. Abisolierwerkzeug im geschlossenen Zustand vom Leitungsende abziehen. Anschlussdose z.b. Outlet RJ45 Endgerät z.b. S7-300 Patchleitung z.b. TP Cord B Leitungsende im Abisolierwerkzeug bis zum Anschlag festspannen. Schutzfolie der Adern abziehen. Nach dem Abisolieren der Industrial Ethernet FC-Leitung kann diese direkt in das Outlet RJ45 montiert werden. Fertig konfektioniertes FC Outlet RJ45 mit TP Cord und FC Leitung. Bild 10: FastConnect Systemtechnik 9

10 Leitungen Industrial Ethernet kann als elektrisches oder optisches Netz aufgebaut werden. Für die unterschiedlichen Topologien, Anforderungen oder Einsatzbereiche werden die folgenden Leitungen angeboten. Leitungsart Benennung Merkmale Einsatzbereich Twisted Pair ITP Standard Cable Installationsleitung, Sub-D-Anschlusstechnik, als Meterware oder konfektioniert Zur direkten Verbindung zwischen Teilnehmer und Netzkomponenten, halogenfreie Leitung, bis 100 m Leitungslänge TP Cord Patchleitung, mit RJ45,15- oder 9poligen Sub-D-Steckern, konfektioniert Zum Anschluss von Teilnehmern an Netzkomponenten innerhalb eines Schaltschrankes, bis 10 m Leitungslänge FastConnect Installationsleitung, Schneid-/Klemmtechnik, Meterware Zur direkten Verbindung zwischen Teilnehmer und Netzkomponenten, dient zur strukturierten Verkabelung, schnelles und leichtes Auflegen der Leitungen an die FC-Kontakte in ELS oder Outlet RJ45 vor Ort; bis 100 m Leitungslänge Outlet RJ45 untereinander: bis 90 m Leitungslänge; ELS untereinander: bis 100 m Leitungslänge FC TP Standard FC TP Trailing FC TP Marine Leitungsvarianten: Standardleitung für universelle Einsatzfälle Schleppleitung für bewegte Maschinenteile halogenfreie, schwer entflammbare und schiffsbauapprobierte Leitung für die Verlegung in Schiffen und Offshore-Einheiten Fiber Optic Fiber Optic Cable Standardleitung Indoor Fiber Optic Cable Flexible Fiber Optic Cable SIENOPYR Schiffs-Duplex- Lichtwellenleiter Glasfaser, als Meterware oder konfektioniert Verlegung im Innen- und Außenbereich, Leitungsvarianten: robuste Standardleitung für universelle Einsatzfälle halogenfreie, trittfeste und schwer entflammbare Leitung für die Verlegung im Gebäude Schleppleitung für bewegte Maschinenteile halogenfreie, trittfeste, schwer entflammbare und schiffsbauapprobierte Leitung für die Verlegung in Schiffen und Offshore-Einheiten 10

11 Elektrische Netzkomponenten FC Outlet RJ45 und Industrial Ethernet ELS FC Outlet RJ45 Das Industrial Ethernet FC Outlet RJ45 dient zum Übergang von den im industriellen Umfeld verwendeten robusten Industrial Ethernet FC-Leitungen auf vorkonfektionierte TP Cord-Leitungen mittels RJ45-Buchse. Durch die Anreihung mehrerer FC Outlet RJ45 ist es möglich, ein Patch-Feld mit beliebiger Anschlussdichte aufzubauen (z.b. 16 Outlets auf 19 -Breite möglich). Bild 11: Industrial Ethernet FC Outlet RJ45 Bild 12: Industrial Ethernet ELS Industrial Ethernet ELS Die ELS ermöglichen den kostengünstigen Aufbau von Industrial Ethernet Linienbzw. Sternstrukturen mit Switching Funktionalität im Feldbereich. Die ELS sind für den Einsatz im Schaltschrank ausgelegt. Als Produktvarianten gibt es ELS mit vier bzw. acht Ports. Die integrierte Autocrossover-Funktion ermöglicht den Einsatz ungekreuzter Verbindungsleitungen. Gerätediagnose über LEDs (Power, Linkstatus, Datenverkehr) und Remotediagnose über Web-Browser und SNMP (Simple Network Management Protocol). RJ45-Buchsen für Teilnehmeranschluss mit TP Cord. Schnittstellen mit Schneid-/Klemm-Kontakten ermöglichen den Direktanschluss der Industrial Ethernet FC TP-Leitungen zur Verbindung von ELS ohne Patchtechnik. OSM TP 22 OSM TP 22 FC Outlet S7-400 S7-300/MP370 IE/PB Link ELS TP40 ET 200X Bild 13: Netzwerkstruktur mit ELS TP40 11

12 Elektrische Netzkomponenten Industrial Ethernet ESM Industrial Ethernet ESM Der ESM (Electrical Switch Module) ermöglicht den kostengünstigen Aufbau von Switched Networks mit 100 Mbit/s. Durch Segmentbildung (Aufteilen eines Netzes in Teilnetze/Segmente) und Anschluss dieser Segmente an einen ESM ist in bestehenden Netzen Lastentkopplung und damit eine Steigerung der Netzperformance erreichbar. Der im ESM integrierte Redundanzmanager erlaubt den Aufbau von redundanten Industrial Ethernet-Ringstrukturen in Switching-Technologie mit schneller Medienredundanz (Rekonfigurationszeit max. 0,3 Sekunden). Elektrische Ringe werden mit 2 Twisted Pair-Ports der ESM aufgebaut. Die Datenrate im Ring beträgt 100 Mbit/s, pro Ring sind bis zu 50 ESM einsetzbar. Zusätzlich zu den 2 Ring-Ports verfügen ESM über weitere 6 Ports (wahlweise mit ITP- oder RJ45-Schnittstelle), an die sowohl Endgeräte als auch Netzsegmente anschließbar sind. Mehrere Ringe können über die integrierte Standby-Funktion redundant miteinander verbunden werden. Es gibt drei Möglichkeiten zur Signalisierung von Fehlern: über Meldekontakt über SNMP (Traps) per Die Netztopologie ist mit ESM einfach an die Struktur der Anlage anpassbar. Folgende Netzstrukturen sowie Kombinationen daraus sind realisierbar: Linien- und Sternstruktur mit ESM: Die Kaskadiertiefe und Netzausdehnung sind nur durch die Signallaufzeit begrenzt Gesamtausdehnungen mit ESM sind bis 5 km problemlos möglich Strukturierung bestehender Netze durch Anbindung einzelner Teilnetze an ESM Elektrische 100 Mbit/s-Ringe mit schneller Medienredundanz (bis zu 50 ESM pro Ring; Rekonfigurationszeit max. 0,3 Sekunden) Bild 14: Industrial Ethernet ESM S7-300 S7-400 Bild 15: ESM im Standalone-Betrieb PC ESM 12

13 Optische Netzkomponenten Industrial Ethernet OMC und OSM Industrial Ethernet OMC Die Industrial Ethernet OMC TP11 und OMC TP11-LD (Optical Media Converter) ermöglichen den gezielten Einsatz von LWL in Industrial Ethernet Netzen. 100 Mbit/s Full Duplex Twisted Pair- Schnittstellen von Endgeräten oder von Netzkomponenten werden mit OMC in LWL-Schnittstellen umgesetzt. Damit sind z.b. folgende Anwendungen realisierbar: Anbindung eines einzelnen entfernten Endgeräts oder eines entfernten Teilnetzes über LWL an ein Industrial Ethernet- Netzwerk. Die maximale LWL-Streckenlänge beträgt: mit Multimode-LWL und OMC TP11 3 km bzw. mit OMC TP11-LD und Monomode- LWL 26 km. Integration einer LWL-Strecke in einen redundanten Ring mit ESM durch Zwischenschalten von zwei OMC und LWL Potentialausgleichsmaßnahmen oder Blitzschutzvorkehrungen sind beim Einsatz von OMC und LWL nicht notwendig. Die OMC leiten Fehlerzustände, die sie an einem Port erkennen, an den anderen Port weiter. Deshalb können sie in redundante Ringe oder redundante Verbindungsstrecken zwischen Ringen integriert werden (Anschluss von OMC an die Koppel- oder Ringports von OSM TP/ESM). Die Funktionsfähigkeit der Medienkonverter kann über den Meldekontakt überwacht werden. Industrial Ethernet OSM Die OSM (Optical Switch Modules) ermöglichen den kostengünstigen Aufbau von Switched Networks mit 100 Mbit/s. Durch Segmentbildung (Aufteilen eines Netzes in Teilnetze/Segmente) und Anschluss dieser Segmente an einen OSM ist in bestehenden Netzen Lastentkopplung und damit eine Steigerung der Netzperformance erreichbar. Der im OSM integrierte Redundanzmanager erlaubt den Aufbau von redundanten Industrial Ethernet-Ringstrukturen in Switching-Technologie mit schneller Medienredundanz (Rekonfigurationszeit max. 0,3 Sekunden). Bild 16: Industrial Ethernet OMC Bild 17: Industrial Ethernet OSM Für den Aufbau eines optischen Rings werden OSM mit 2 LWL-Ports benötigt. Die Datenrate im Ring beträgt 100 Mbit/s, pro Ring sind bis zu 50 OSM einsetzbar. Zusätzlich zu den 2 Ring-Ports verfügen OSM über weitere 6 Ports (wahlweise mit ITP- oder RJ45-Schnittstelle), an die sowohl Endgeräte als auch Netzsegmente anschließbar sind. Mehrere Ringe können über die integrierte Standby-Funktion redundant miteinander verbunden werden. Es gibt drei Möglichkeiten zur Signalisierung von Fehlern: über Meldekontakt über SNMP (Traps) per 13

14 OMC TP11 Industrial Ethernet Industrial Ethernet OMC TP11 OMC TP11 Industrial Ethernet Industrial Ethernet OMC TP11 OMC TP11 Industrial Ethernet Industrial Ethernet OMC TP11 OMC TP11 Industrial Ethernet Industrial Ethernet OMC TP11 OMC TP11 Optische Netzkomponenten Industrial Ethernet OSM OSM BC08 OSM OSM OSM BC08 Standby OSM ITP53 OSM OSM OMC ESM ESM ESM ESM 100 Mbit/s Fiber Optic max. 3 km OSM OSM TP62 OSM TP62 OSM BC08 TP XP Cord OSM OSM ESM S7-400 S7-300 Fiber Optic OMC TP Cord PC 100 Mbit/s TP Cord max. 6 m OMC Bild 18: Beispiel einer redundanten optischen Sternkonfiguration Die Netztopologie ist mit Industrial Ethernet OSM einfach an die Struktur der Anlage anpassbar. Folgende Netzstrukturen sowie Kombinationen daraus sind realisierbar: Linien- und Sternstruktur mit Industrial Ethernet OSM: Die Kaskadiertiefe und Netzausdehnung sind nur durch die Signallaufzeit begrenzt, die Gesamtnetzausdehnungen mit Industrial Ethernet OSM können bis 150 km betragen. Strukturierung bestehender Netze durch Anbindung einzelner Teilnetze an Industrial Ethernet OSM Optische 100 Mbit/s-Ringe mit schneller Medienredundanz (bis zu 50 Industrial Ethernet OSM pro Ring; Rekonfigurationszeit maximal 0,3 Sekunden) Hierarchische redundante Ringe: Einzelne redundante Ringe (10 Mbit/s oder 100 Mbit/s) werden über je zwei im Ring vorhandene Industrial Ethernet OSM an einen übergeordneten 100 Mbit/s-Ring angebunden. Für die einzelnen Ringe und für deren redundante Kopplung ist schnelle Medienredundanz realisierbar. Mit Industrial Ethernet OSM ITP53 kann die Verbindung zwischen OSM-Ringen auch mit LWL durchgeführt werden. Mit dem OSM BC08 kann ein redundanter optischer Stern aufgebaut werden: Mit zwei Industrial Ethernet OSM BC08 im Standby-Betrieb kann ein hochperformantes redundantes optisches Backbone-Netzwerk zur Verbindung von bis zu 8 Subnetzen aufgebaut werden. Da die Subnetze direkt über einen Industrial Ethernet OSM miteinander verbunden sind, können auch mehrere Subnetze gleichzeitig Daten bei maximaler Datenrate miteinander austauschen. 14

15 Optische Netzkomponenten Netzwerkmanagement und Diagnose mit OSM und ESM Das Netzwerk Management bietet folgende Funktionen: Passwort-geschützte Einwahl für "Administrator" (Schreib- und Leserechte) und "Benutzer" (nur Leserechte) Auslesen von Versions- und Statusinformationen Einstellen der Melde- und Standby- Maske und von Adressinformationen Feste Parametrierung der Ports und Filtertabelle Ausgabe von Statistik-Informationen Diagnose des Datenverkehrs über einen parametrierbaren Spiegel-Port Laden von neuen Firmware-Ständen des OSM/ESM über das Netz. Bei auftretenden Störungen im Netz kann der OSM eigenständig Fehlermeldungen (Traps) an ein Netzwerkmanagement-System oder auch s an einen vorgegebenen Netzverwalter versenden. Das Remote Monitoring (RMON) bietet folgende Funktionen: OSM und ESM sind in der Lage, Statistikinformationen gemäß den RMON-Gruppen 1 bis 4 zu sammeln. Hierzu gehören z.b. Fehlerstatistiken, die pro Port geführt werden. Diese Informationen können über das Web-based Management im Unterbereich Statistik aus dem OSM ausgelesen werden. Bild 19: Netzwerkmanagement mit Web Browser 15

16 Netzkomponenten Einsatzgebiete Eine Übersicht über die unterschiedlichen Funktionen der Industrial Ethernet Netzkomponeten für die unterschiedlichen Einsatzgebiete finden Sie in den Bildern 20 und 21. Port-Typ und Anzahl Redundanz Service Sicherheit Modultyp Einsatzbereich Twisted Pair (Sub-D9) Autosensing 10/100 Mbit/s Twisted Pair (RJ45) Autosensing 10/100 Mbit/s Twisted Pair (Fast connect) Autosensing 10/100 Mbit/s LWL Multimode (BFOC) 100 Mbit/s LWL Singlemode (BFOC) 100 Mbit/s 2 x 24 V DC Ring Standby LED am Switch Meldekontakt digitale Eingänge Web-based Management & SMMP RMON Configuration Save & Load Firmware Load Log Table Save Spiegelport MAC-Filter Zugriffsschutz ESM TP40 4 ESM TP80 8 ESM ITP80 8 OSM TP22 OSM TP62 OSM ITP62 Control Level OSM ITP OSM ITP62-LD 6 2 OSM BC08 8 ELS TP ELS TP40M Field Level 2 2 ELS TP80 8 Bild 20: Einsatzgebiete für Industrial Ethernet Netzkomponenten 16

17 Industrial Ethernet Netzkomponenten Funktionalitäten Für den Einsatz im Control Level Hochverfügbare Kommunikation (bei Triaxialnetzen zusammen mit APRED für Industrial Ethernet) Detaillierte Diagnose vor Ort und über das Netz Control Level ELM Twisted Pair Twisted Pair/FO 10 Mbit/s Für den Einsatz im Field Level Schnelle und einfache Installation durch integrierte FastConnect-Anschalttechnik Verbindung zwischen ELS TP40/ ELS TP40M direkt über Industrial Ethernet FC-Leitungen bis 100 m; Anschlussdosen und TP Cords sind hierfür nicht erforderlich. Field Level ESM Industrial Ethernet ELS TP40 ELS TP40 M ESM ELS TP40 ELS TP40 ELS TP80 OMC OSM OSM 10/100 Mbit/s Bild 21: Funktionalitäten für Industrial Ethernet Netzkomponenten 17

18 Anschlussmöglichkeiten Die Anschlussmöglichkeiten von einem elektrischen oder optischen Netz bzw. von 10 oder 100 Mbit/s an einen CP werden mit den unterschiedlichen Netzkomponenten umgesetzt. 10 Mbit/s Triaxialnetz Busleitung (Triaxialleitung) Buskoppler (Transceiver) bis 500 m Steckleitung (Dropkabel) bis 50 m 10/100 Mbit/s Twisted Pair-Netz (Sub-D) OSM / ESM / OLM / ELM ITP Standard Cable bis 100 m CP 1613 CP /100 Mbit/s Twisted Pair-Netz (RJ45) AUI Strukturierte Verkabelung nach EN Twisted Pair Switch (z.b. ESM TP80/ELS TP40/ELS TP80) FC Outlet RJ45 FC Outlet RJ45 ITP RJ45 RJ45 CP FC Standard Cable TP Cord RJ45/RJ45 TP Cord RJ45/RJ Mbit/s Fiber Optic-Netz OSM BC08 OMC LWL TP Cord RJ45/RJ45 G_IK10_deI0051s 18 Bild 22: Netzanschlussmöglichkeiten bei CP 343-1, CP und CP 1613

19 Netzübergänge IE/PB Link Das IE/PB Link bildet als eigenständige Komponente den nahtlosen Übergang zwischen Industrial Ethernet und PROFI- BUS. So können z.b. Bedien- und Beobachtungssysteme einfach von Industrial Ethernet auf Feldgeräte am PROFIBUS zugreifen. Damit ist eine vertikale Integration von der Leitebene bis zur Feldebene realisierbar. Das IE/PB Link unterstützt die PROFInet Funktionalität. Es wird eingesetzt für Component based Automation auf Basis des PROFInet Standards der PNO. Das IE/PB Link bietet folgende Funktionen: PROFInet-Kommunikation Das IE/PB Link unterstützt die PROFInet- Kommunikationsdienste für den Datenaustausch zwischen den PROFInet-Geräten und ist Stellvertreter (PROXY) für PROFIBUS-Geräte. S7-Routing ermöglicht netzwerkübergreifende PG/OP-Kommunikation d.h. alle S7- Stationen können vom PG aus am Industrial Ethernet oder PROFIBUS fernprogrammiert werden. Auf Visualisierungsdaten von S7-Stationen am PROFIBUS kann von Bedien- und Beobachtungsstationen aus vom Industrial Ethernet zugegriffen werden. Datensatz-Routing Damit ist es z.b. möglich mit SIMATIC PDM (auf dem PC) am Industrial Ethernet über das IE/PB Link ein PROFIBUS-Feldgerät zu parametrieren und zu diagnostizieren. Bild 23: IE/PB Link PC mit PN OPC-Server PC mit SIMATIC WinAC SIMOTION P SIMOTION C230-2 IE/PB Link S7-400 S7-300 PC PG Bild 24: Beispiele von Netzübergängen von Industrial Ethernet zu PROFIBUS 19

20 Anschlussmöglichkeiten an Industrial Ethernet Kommunikationsprozessoren für Industrial Ethernet Die Kommunikationsprozessoren von SIMATIC NET können für Anwendungen im Feldbereich, in der Prozessautomatisierung oder für die drahtlose Kommunikation eingesetzt werden. Wirksamkeit und Effizienz sind bei Lösungskonzepten für Anlagenkomponenten von Automatisierungsaufgaben essentiell. Damit wird die Anforderung an die Kommunikationsleistung hinsichtlich der Datenraten sehr hoch. Die Kommunikationsprozessoren bieten durch ihre Protokollvorverarbeitung einen konstanten Datendurchsatz. Sie realisieren bei stabil hohem Niveau schnelle Reaktionszeiten und schließen schwankende Kommunikationsleistungen aus. Die CPs entlasten das Endgerät von Kommunikationsaufgaben und belegen dort nur wenige Ressourcen. S7-200 S7-300 S7-400 SPS als Element der Kommunikation Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind in der Automatisierungswelt von zentraler Bedeutung. Und die industrielle Kommunikation bildet dabei den Nervenstrang. Die SIMATIC NET SPS-CPs nehmen bei der industriellen Kommunikation eine Schlüsselrolle ein. Sie bieten folgende Vorteile: CPs für alle Formate der SIMATIC, z.b. SIMATIC S7-300/-400. Durch die offene Kommunikation mit Standards kann die SIMATIC mit jedem anderen Gerät kommunizieren. SIMATIC NET erhöht die Verfügbarkeit durch modular vernetzte Teilanlagen, wie bei der elektrischen Versorgung, die auch in einzelnen Stromkreisen erfolgt. SIMATIC S7-Steuerungen können über die Standardprotokolle TCP/IP, HTTP, SMTP und FTP in übergeordnete Softwaresysteme wie MES (Manufacturing Execution System) und MIS (Management Information System) eingebunden werden. Noch einfacher geht dies über die SIMATIC NET-Produkte für Windows-PCs, die eine OPC-Schnittstelle bieten und in das Engineering der SIMATIC eingebunden sind. CP CP IT CP PN STEP 7 mit NCM S7 20 Bild 25: Kommunikationsprozessoren für SIMATIC

21 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für SIMATIC S7 Für den Anschluss an die SIMATIC-S7 gibt es verschiedene Kommunikationsprozessoren, die sich in der Bauart gemäß ihrer Zielsysteme, d.h. für SIMATIC S7-200, SIMATIC S7-300 und SIMATIC S7-400, unterscheiden. Die Kommunikationsprozessoren sind alle für den Einsatz in rauer Industrieumgebung konzipiert und können in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt werden. Zudem sind sie schiffsbauzertifziert (ABS), um ihren Einsatz auch auf Schiffen oder Offshore-Einheiten zu ermöglichen. Sie verfügen über RJ45-Anschlusstechnik und können damit in das industrietaugliche Verkabelungsystem von SIMATIC NET eingebunden werden. Die Übertragungsrate von 10 und 100 Mbit/s erlaubt schnelle Datenübertragungen mit großen Datenmengen. Die CPs verfügen standardmäßig über S7-Kommunikation; Standardprozessoren sind CP 243-1, CP und CP Neben den Standardprozessoren bietet SIMATIC NET Kommunikationsprozessoren mit Funktionserweiterungen, die unterschiedliche Möglichkeiten eröffnen: CP IT und CP IT mit IT-Funktionalität sowie CP PN für den Einsatz mit PROFInet-Funktionalität. CP für S7-200 Der CP bildet den Anschluss an SIMATIC S7-200 und ermöglicht einen Datenaustausch mit S7-200 und S7-300 oder S7-400-Steuerungen über Industrial Ethernet. Der CP kann mit bis zu 8 Verbindungen zu anderen Industrial Ethernet-Teilnehmer kommunizieren, wobei der CP dabei wahlweise Client und Server sein kann. PC-Applikationen können über die standardisierte, offene und herstellerunabhängige OPC-Schnittstelle auf die Daten einer S7-200 mit CP zugreifen. Für den Datenzugriff wird dafür das Softwarepaket SOFTNET-S7 benötigt. Prozessdaten können so mittels PC visualisiert, archiviert oder weiterverarbeitet werden, z.b. mit PC-Applikationen wie WinCC oder WinAC. Bild 26: CP für S7-200 Bild 27: CP für S7-300 Bild 28: CP für S7-400 CPs für S7-300 und S7-400 Die Kommunikationsprozessoren CP und CP bilden den Anschluss für die jeweilige SIMATIC S7 an Industrial Ethernet. Sie verfügen über Autosensing (10/100 Mbit/s) mit den Betriebsarten HDX (Half Duplex)- und FDX (Full Duplex)-Anschluss für die automatische Erkennung der Betriebsarten. Sie bieten universelle Anschlussmöglichkeiten für ITP, RJ45 und AUI sowie die gleichzeitige Bearbeitung verschiedener Protokolle, wie z.b. ISO-, TCP und UDP-Transportprotokoll (CP PN: kein ISO). Die weiteren Kommunikationsdienste wie PG/OP-Kommunikation und S5-kompatible Kommunikation (SEND/RECEIVE) runden das Einsatzgebiet im industriellen Umfeld ab. 21

22 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für SIMATIC S7 Die Industrial Ethernet-Kommunikationsprozessoren für SIMATIC bieten folgende Vorteile: Viele Teilnehmer können durch den Einsatz von UDP-Verbindungen oder Multicast-Funktion erreicht werden. Die Nutzung der Socket-Schnittstelle im Partnersystem ist möglich. Uhrzeitsynchronisation wird über NTP (Network Time Protocol) zur Verfügung gestellt (bei CP und CP IT). KeepAlive-Funktion ist einstellbar. Die SIMATIC S7 kann in komplexe Anlagen über Industrial Ethernet mit 10/100 Mbit/s und in bestehende Anlagen durch S5-kompatible Kommunikation eingebunden werden. Die CPs ermöglichen die Fernprogrammierung und Erstinbetriebnahme durch die WAN-Eigenschaft von TCP/IP auch über das Telefonnetz (z.b. ISDN). Eine Baugruppe für verschiedene Anwendungen: PG/PC, Bedien- und Beobachtungssysteme (Multiplexing der OP-Kommunikation; bis zu 16 OPs anschließbar), SIMATIC S5/S7. Über NCM S7 wird eine umfassende Diagnose zur Verfügung gestellt, u.a. Betriebszustand des CP, allgemeine Diagnose- und Statistikfunktionen, Verbindungsdiagnose, LAN Controller Statistik, Diagnosepuffer. Die Projektierung erfolgt mit dem Optionspaket NCM S7 für Industrial Ethernet (in STEP 7 integriert). Die folgenden CPs unterscheiden sich von den Standardkommunikationsprozessoren in diesen Zusatzfunktionen: CP IT und CP IT Der CP IT für die S7-300 bzw. CP IT für die SIMATIC S7-400 kann s versenden und eine einfache Visualisierung über Web-Technik und Dateiverarbeitung (FTP) durchführen. Die CPs dienen als universelle Datenkopplung der SPS an verschiedene Rechner über FTP. 22 Bild 29: CP PN für S7-300 Das Filesystem dieser CPs kann auch über die CPU verwaltet werden. Es dient als Massenspeicher, systemübergreifende Rechnerkopplung und zur Speicherung der HTML-Seiten und JAVA-Applets. Die CPs können in ihr großes Filesystem neben HTML-Seiten auch z.b. Maschinendokumentation oder Anwenderhilfen aufnehmen. Die Übertragung von ereignisgesteuerten Meldungen über IT-Kommunikationswege mit kann weltweit und lokal erfolgen. Außerdem realisieren sie den Zugriff auf Prozessinformationen (geschützt über Passwort) mit Standard-Web-Browser, dadurch entfallen Softwarekosten auf der Client-Seite. Der CP IT und CP IT können als Baugruppe für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden: PG/PC, Bedien- und Beobachtungssysteme, SIMATIC S5/S7 und IT-Kommunikation CP PN Der CP PN ist die Kommunikationsbaugruppe der SIMATIC S7-300 für Industrial Ethernet mit PROFInet-Funktionalität Der CP ermöglicht den Einsatz einer SIMATIC S7-300 mit Component based Automation auf Basis des PROFInet Standards der PNO. Dieser Standard ermöglicht: Komponententechnologie in der Automatisierung Kommunikation zwischen intelligenten Geräten grafisch zu projektieren statt aufwändig zu programmieren herstellerübergreifendes, anlagenweites Engineering Component based Automation ermöglicht den Zugriff auf die Variablen der PROFInet Komponenten von allen Standard PC-Applikationen mit OPC Client Schnittstelle, z.b. Visualisierungssysteme. Über OPC-Server lassen sich die Objekte direkt aus einer Variablen-Auswahlliste der angewählten jeweiligen PROFInet Komponente auswählen. Der CP PN bietet zusätzlich Kommunikationsmöglichkeiten der S7-300 mit Programmiergeräten, Rechnern, Bedien- und Beobachtungsgeräten anderen SIMATIC S7-Systemen SIMATIC S5-Automatisierungsgeräten Für die Projektierung der PROFInet Kommunikation ist ein separates Engineeringtool SIMATIC imap gemäß PROFInet Standard erforderlich, das als Optionspaket zu STEP 7 angeboten wird.

23 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für SIMATIC S7 Anhand der folgenden Auswahltabelle können Sie die Funktionen der einzelnen Kommunikationsprozessoren für SIMATIC ablesen. CP CP IT CP PN CP SIMATIC S7-300/C7 1) CP IT CP 1430 Basic CP 1430 Ext. CP 1430 TCP SIMATIC S7-400 ISO TCP UDP Put/Get Client Put/Get Server BSEND BRECV USEND URECV Hardware Transportprotokoll OP* net PG/ S7-Kommunikation PROFI- S5-komp. Kommunik. H-Kommunikation SEND/ RECEIVE Fetch/ Write CP 1434 CP 2572 TCP 1) nur ISO Protokoll 2) IT-Funktionalität im IT-CP enthalten 3) wenn CPU Uhrzeitmaster ist 4) ohne Clientfunktion *) PG/OP-Kommunikation 4) 4) 4) SIMATIC S7-200 CP SIMATIC S5 2) IT FTP TF Sender (Master) 3) 3) SIMATIC 505 Uhrzeit Empfänger weiterleiten mit NTP 23

24 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für PG/PC Für die Realisierung flexibler Fertigungen gewinnen neben speicherprogrammierbaren Steuerungen PCs und Programmiergeräte (PG) im industriellen Umfeld immer mehr an Bedeutung. Durch ihre flexible Programmierbarkeit kann eine schnelle Anpassung des Fertigungssystems an die Automatisierungsaufgabe durchgeführt werden. Mit leistungsfähigen Kommunikationsstrukturen können heute Automatisierungsvorhaben wirtschaftlich und mit der notwendigen Flexibilität realisiert werden. PC als Element der Kommunikation Der PC nimmt eine wichtige Rolle in der industriellen Kommunikation ein. Kombiniert mit Echtzeitanwendungen, wie z.b. im Umfeld von Windows NT, bildet er eine ideale Basis für die Visualisierung (z.b. WinCC). Zusammen mit SoftControl-Software dringt der PC in Kommunikationsaufgaben vor, die zuvor nur eine speicherprogrammierbare Steuerung lösen konnte. Die SIMATIC NET PC-Kommunikationsprozessoren bieten folgende Vorteile: CPs für PCI- oder PCMCIA-Format Sie sind flexibel einsetzbar je nach Ressourcenbedarf im PC: CPs mit oder ohne eigenem Mikroprozessor Einfache Einbindung in die Systemumgebung und Office-Anwendungen durch offene und standardisierte Schnittstellen, wie z.b. mit dem OPC-Server. Systemanschluss für PG/PC mit Mikroprozessor Hinweis: Die notwendigen Projektierungstools für die SIMATIC NET Kommunikationsprozessoren für PG/PC sind in allen Softwarepaketen enthalten. Die Software, die unter Windows läuft, befindet sich auf der SIMATIC NET/Windows-CD inklusive der zugehörigen Handbücher im pdf-format und weiterer umfangreicher Informationen zu SIMATIC NET-Prodkkten und zu Kommunikation. ohne Mikroprozessor Bild 30: Kommunikationsprozessoren für PG/PC 24

25 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für PG/PC Kommunikationsprozessor mit Mikroprozessor Folgende Vorteile bietet der Kommunikationsprozessor CP 1613 : Einen konstanten Datendurchsatz durch Protokollbearbeitung auf dem CP Der CP 1613 ist anschließbar an beliebige Ethernet-Netze durch AUI/ITP bzw. RJ45-Anschlüsse auf der Baugruppe Er verschafft freie Rechnerleistung für weitere Anwendungen im PC, z.b. HMI (ISO- und TCP/IP-Transport onboard) Der CP ist durch Plug&Play und Autosensing (10/100 Mbit/s) einfach einsetzbar Der Betrieb von großen Netzkonfigurationen mit einer Karte wird durch eine hohe Verbindungsanzahl unterstützt Der CP ist für redundante Kommunikation einsetzbar OPC wird als Standard-Schnittstelle genutzt (in den Softwarepaketen enthalten) Die Bedienung und die Projektierungsfunktionalität sind bei NCM PC und STEP 7 einheitlich Er ist für den Einsatz in Industrieumgebung konzipiert CP 1613 Der CP 1613 ist eine PCI-Karte mit Mikroprozessor für den Anschluss von PG/PC an Industrial Ethernet. Ein Anschluss an beliebige Ethernet- Netze wird durch AUI/ITP- bzw. RJ45- Anschlüsse auf der Baugruppe möglich. Eine netzweite Uhrzeitsynchronisation ist über den CP 1613 realisierbar. Der CP 1613 unterstützt folgende Kommunikationsdienste in Verbindung mit der entsprechenden Software: Transportprotokoll ISO und TCP/IP PG/OP-Kommunikation S7-Kommunikation S5-kompatible Kommunikation (SEND/RECEIVE) TF-Protokoll (Technologische Funktionen) System Hardware Software-Pakete Erläuterung SIMATIC PC CP 1613 S PG-1613 TF-1613 PG- Anwendungen CP 1612 CP 1512 CP 1515 CP 1613 CP 1612 CP 1512 CP 1515 SOFTNET-S7 für Industrial Ethernet STEP 7/NCM S7 NCM PC PG-1613 STEP 7/NCM S7 NCM PC SOFTNET-PG MOBIC CP 1515 Terminal Client (in MOBIC integriert) Bild 31: Systemanschluss für PG/PC Bis zu 120 Teilnehmer Bis zu 64 Teilnehmer Zur Parametrierung der bestehenden Anlage mit SIMATIC S7 und PC-Stationen Zur Parametrierung von S7-CPs; mobile Parametrierung mit CP 1515 Zur mobilen Kommunikation Bild 32: CP

26 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für PG/PC Kommunikationsprozessoren ohne Mikroprozessor Diese Kommunikationsprozessoren bieten folgende Vorteile: Die CPs sind optimal auf die Softwarepakete SOFTNET für Industrial Ethernet abgestimmt Sie sind optimal einsetzbar für kleinere Anlagen Sie verfügen über OPC als Standardschnittstelle (in den Softwarepaketen enthalten) Die Bedienung und die Projektierungsfunktionalität sind bei NCM PC und STEP 7 einheitlich Ermöglichen in PG/Notebooks mit STEP 7 die Fernwartung und Diagnose über Ethernet Sie sind alle für den Einsatz in Industrieumgebung konzipiert CP 1515: drahtlose Kommunikation nach IEEE b in RLM (Radio Link Module) und MOBIC integriert Bild 33: CP 1512 Bild 34: CP 1612 Bild 35: CP 1515 CP 1512 Der CP 1512 ist eine PCMCIA-Karte und dient zum Anschluss von PG/Notebooks mit PCMCIA-Steckplatz an Industrial Ethernet. Der CP bietet die Anschlussmöglichkeit über RJ45. Der CP 1512 unterstützt folgende Kommunikationsdienste (in Verbindung mit den entsprechenden Softwarepaketen): Transportprotokolle ISO und TCP/IP PG/OP-Kommunikation S7-Kommunikation S5-kompatible Kommunikation (SEND/RECEIVE) 26 CP 1612 Der CP 1612 ist eine ISA-Karte, die zum Anschluss von PG/PC an Industrial Ethernet dient. Der CP bietet die Anschlussmöglichkeit über RJ45. Der CP 1612 unterstützt folgende Kommunikationsdienste (in Verbindung mit den entsprechenden Softwarepaketen): Transportprotokolle ISO und TCP/IP PG/OP-Kommunikation S7-Kommunikation S5-kompatible Kommunikation (SEND/RECEIVE) CP 1515 Der CP 1515 ist eine PCMCIA-Karte des Typs II und wird sowohl als Funkschnittstelle im RLM als auch als Funkschnittstelle in den mobilen Teilnehmern verwendet (z.b. MOBIC T8 mit integriertem Treiber für CP 1515). Der RLM (Radio Link Module) dient zum Aufbau eines drahtlosen Netzwerks und bildet die Basis zur Anbindung mobiler Teilnehmer an ein stationäres Industrial Ethernet Netzwerk. Der CP 1515 ermöglicht die gebührenfreie Kommunikation nach IEEE b im 2,4 GHz ISM Band mit einer maximalen Datenrate von 11 Mbit/s. Der CP 1515 verfügt über eine Fall Back- Strategie zur Aufrechterhaltung der drahtlosen Kommunikation. Bei Verschlechterung der Kommunikationsbedingungen (z.b. große Entfernungen oder Störung durch Reflexionen etc.) wird die Datenrate in definierten Schritten reduziert. Die Datenkommunikation kann bei sicherheitsrelevanten Daten mit einer maximalen Verschlüsselung von bis zu 128 Bit übertragen werden.

27 0 1 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für PG/PC Möglichkeiten mit OPC OPC (OLE for Process Control) ist ab Windows NT als Erweiterung der Kommunikationsschnittstelle COM (Component Object Model) und DCOM (Distributed COM) für die Anwendersoftware im Einsatz. Grundprinzip von OPC ist, dass OPC-Client-Anwendungen auf einer standardisierten/offenen und damit herstellerunabhängigen Schnittstelle mit dem OPC-Server kommunizieren. Die Anbindung an bereits am Markt verfügbare OPC-fähige Windows-Anwendungen (Office 97 oder HMI-Systeme) ist möglich. Mit dem OPC-Server ist ein einfacher Einsatz unterschiedlicher Netze und unterschiedlicher Protokolle durch diese einheitliche Schnittstelle realisierbar. Die verschiedenen OPC-Server (außer PN OPC-Server) sind in der Kommunikationssoftware enthalten. Es steht der S7-OPC-Server für S7-Kommunikation, Alarme und Events sowie S5-kompatible Kommunikation (SEND/ RECEIVE) zur Verfügung. Der S7-OPC-Server bietet: Standardisierten Zugang zu SIMATIC S7 und SIMATIC S5 für OPC-fähige Applikationen unter Windows NT Durchgängigkeit zwischen Automatisierungsprodukten verschiedener Hersteller Gleiche und einfach zu bedienende Anwenderschnittstelle für unterschiedliche Komponenten Erreichbarkeit von jedem Rechner im LAN/WAN aus Performanten Datenzugriff über das Custom Interface (C++) Easy to use über das "Automation Interface" (VB) oder das mitgelieferte OCX DataControl Gruppierung von Variablen (Items); dadurch können eine große Anzahl von Daten in kurzer Zeit verarbeitet werden S7-300 SIMATIC NET OPC-Scout FMS-OPC-Server FMS-Protokoll SIMATIC S5 FMS-PC ET 200X PROFIBUS DP-OPC-Server Bild 36: Systemintegration mit OPC-Server PN OPC Server Der PN OPC-Server realisiert den Zugriff über die OPC-Schnittstelle auf Variablen in PROFInet-Komponenten, die für die Kommunikation benötigt werden. Der PN OPC-Server bietet: Vollständige Integration in die SIMATIC NET OPC-Server-Umgebung Unterstützung des neuen PROFInet Standards Direkte Verwendung der mit dem PROFInet Engineering Werkzeug SIMATIC imap und STEP 7 definierten Variablen und Symbole WinCC OPC-Client S7-OPC-Server Ind. Ethernet Microsoft Office OPC-Client S5-OPC-Server DP-Protokoll S7-Kommunik. S5-komp. Komm. (SEND/RECEIVE) S7-400 SIMATIC S5 (nur SEND/RECEIVE) S7-PC Der parallele Betrieb zu anderen Kommunikationsprotokollen wie z.b. S7-Kommunikation über SOFTNET S7 und Industrial Ethernet ist möglich. Damit lassen sich auch bestehende Installationen um die PROFInet Funktionalität erweitern. Über die standardisierte OPC Schnittstelle können von Anfang an C++ oder Visual Basic Anwendungen sowie allgemeine OPC Clients (wie z.b. Microsoft Office) an dem neuen PROFInet Konzept teilnehmen. 27

28 Einsatzmöglichkeiten von Kommunikationsprozessoren Kommunikationsprozessoren für PG/PC Anhand der folgenden Auswahltabelle können Sie die Funktionen der einzelnen Kommunikationsprozessoren für PG/PC ablesen. S5-komp. Kommunik. Software Betriebssystem OPC S7-Kommunikation PG/ OP* Transportprotokoll Hardware H-Kommunikation USEND URECV BSEND BRECV Put/Get Server Put/Get Client ISO TCP UNIX Win 2000 Win NT CP 1613 S S7-REDCONNECT 3) SEND/ RECV SIMATIC PG SIMATIC PC TF-1613 PG ) APRED/1613 SOFTNET-S7 Fetch/ Write SOFTNET-PG 4) IT TF integr. Schnittstelle CP 1612 CP 1512 SOFTNET-S7 CP 1515 Uhrzeit SOFTNET-PG 2) SOFTNET-S7 SOFTNET-TF Ethernet 1) Karten *) PG/OP-Kommunikation 1) die von TLI/DLPI-Treibern unterstützt werden 2) ab V2.0 3) ausschließlich für S5-kompatible Kommunikation 4) Die IT-Funktionalität ergibt sich in Verbindung mit den CPs und der Windows-Software des PCs 5) für SIMATIC S5 Sender Empfänger weiterleiten 28 Weitere Informationen finden Sie mit der Suchfunktion über die ID im Internet.

29 Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikation Drahtlose Kommunikation bietet sich vor allem dann an, wenn Teilnehmer nur schwer an eine drahtgebundene Infrastruktur anzubinden sind. Dazu gehören beispielsweise die mobile Datenerfassung in Fertigung und Logistik, die Übermittlung von Servicedaten an mobile Terminals oder die Inbetriebnahme komplexer Anlagen mittels drahtlos angebundener Programmiergeräte. Ein weiterer Aspekt, der für den Einsatz von mobiler Kommunikation spricht, ist der Ersatz von drahtgebundenen Lösungen, um z.b. das Problem der Potentialtrennung von weit abgesetzten Kommunikationseinrichtungen zu lösen. Außerdem kann mobile Kommunikation teuere und zeitaufwendig zu installierender Infrastruktur einsparen, die bei temporären Anlagen oder bei flexibel eingesetzten Fertigungsanlagen eingesetzt werden. Grundvoraussetzungen für mobile industrielle Kommunikationsgeräte sind neben der drahtlosen Netzanbindung auch die Robustheit für raue Industrieumgebung, einfache Bedienung und kompaktes Design. MOBIC RLM SIMATIC S7 RLM SIMATIC S7 Bild 37: Nahtlose Integration in vorhandene Infrastruktur 29

30 Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikation Einbindung mobiler Kommunikation in bestehendes LAN Wireless LAN-Komponenten können problemlos über einen RJ45-Anschluss in bereits bestehende Ethernet-LANs integriert werden. Der Access Point RLM kann stand-alone betrieben werden und wird hauptsächlich an ein drahtgebundenes Ethernet-Netz angeschlossen. Durch den Anschluss mehrerer RLMs wird mobilen Teilnehmern ein drahtloses Netzwerk zur Verfügung gestellt. Bei Verwendung mehrerer RLMs, deren Reichweite sich überlappt, wird sichergestellt, dass die Kommunikation zu mobilen Teilnehmern erhalten bleibt. Dies geschieht durch das Weiterreichen der Kommunikationsverbindung von einem Access Point zum anderen (Roaming). für den mobilen Intranet/Internet- Zugang ISDN-Router RLM Internet Zugang/ Intranet Server DP/EIB Link S7-400 mit CP IT S7-300 mit CP IT PCMCIA Card Wireless LAN Bild 38: Einbindung von bestehenden Infrastrukturen mit MOBIC Web-based Netzwerkmanagement mit MOBIC und OSM/ESM Mit MOBIC lässt sich sehr komfortabel über Browser Netzwerkmanagement durchführen. Dabei wird ein RLM an ein bestehendes Industrial Ethernet-Netz z.b. über ein Optical Switch Module (OSM) oder ein Electrical Switch Module (ESM) angeschlossen. Der RLM realisiert dabei die drahtlose Kommunikation zum MOBIC. Der OSM bzw. ESM besitzt für das Netzwerkmanagement folgende Funktionen: Lokal am Modul Über die serielle Schnittstelle und PC mit Terminal-Emulation per Kommandozeile (CLI - Command Line Interface). Remote über Browser (Web-based Management) Anwahl von OSM bzw. ESM über das Netz von einem PC mit Browser. Remote über SNMP Einbindung von OSM bzw. ESM über das Netz an eine Network Management Station. Mobile Netzwerkmanagementstation mit Web-Browser Wireless LAN RLM Applet der angesprochenen Komponenten Stationäre Netzwerk- Managementstation mit Web-Browser Zugriff der Managementstation auf die zu überwachenden Netzknoten 30 Bild 39: Web-based Management mit MOBIC und OSM

31 Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikation Der Anschluss vom Internet Pad MOBIC (Mobile Industrial Communicator) an Industrial Ethernet kann direkt über eine RJ45-Schnittstelle oder drahtlos über Funk erfolgen. Internet Pad MOBIC Der MOBIC (Mobile Industrial Communicator) als mobiles, industrietaugliches Internet Pad ermöglicht den ortsunabhängigen Zugriff auf zentrale Informationen. Auf diese Datenbestände kann entweder über Web-Browser, Thin-Client oder über Applikationsprogramme zugegriffen werden. Damit können Informationen, z.b. aus dem Intranet/Internet angezeigt werden und ebenso Daten mobil erfasst werden. Die mobile Anbindung erfolgt dabei über Wireless LAN (IEEE b) oder GSM. Beim Wireless LAN kommuniziert MOBIC in der Anlage über die PCMCIA-Karte (z.b. CP 1515) mit Wireless LAN Access Points (z.b. RLMs). Der MOBIC verfügt über folgende Ausstattung: Eine PCMCIA-Funkschnittstelle ermöglicht die Anbindung an drahtlose lokale Netzwerke, z.b. mit dem Kommunikationsprozessor CP Um MOBIC auch für drahtlose Weitverkehrsnetze zu ertüchtigen, steht ein zweiter PCMCIA-Anschluss für ein GSM-Modul bereit. Der PCMCIA-Anschluss eignet sich auch für Peripheriegeräte wie Barcodeleser oder für Speichererweiterungskarten. Mit Windows CE-Web-Browser und Java Virtual Machine ist die Einwahl ins lokale Intranet oder auch ins World Wide Web möglich, um Informationen wie Prozess- und Diagnosedaten, Schaltund Gebäudepläne, Arbeitsanweisungen oder Produktinformationen ab- oder aufzurufen bzw. vor Ort erfasste Daten weiterzuleiten. Bild 40: Internet Pad MOBIC 31

32 Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikation RLM (Radio Link Module) Mit dem Industrial Ethernet RLM (Radio Link Module) kann ein drahtloses Netzwerk aufgebaut oder mobile Teilnehmer an ein stationäres Industrial Ethernet Netzwerk angebunden werden. Im RLM integriert befindet sich der CP Damit realisiert der RLM als Access Point den Übergang zwischen drahtlosem und drahtgebundenem Netzwerk. Der Access Point RLM hat einerseits die Aufgabe, die Funkverbindung zum CP 1515 zu verwalten und andererseits die Verbindung zu einem lokalen Netzwerk herzustellen. Mit dem Konfigurationstool "AP-Manager" lässt sich der RLM konfigurieren. Vorteile Getestet im TIA-Umfeld Investitionsschutz durch standardisierte und austauschbare Funktechnik (PCMCIA-Karte) gemäß IEEE b Robustes Metallgehäuse Einfache Montage und Inbetriebnahme durch umfangreiche Installationstools Störunempfindliche Empfangscharakteristik durch Antennen Diversity Sichere Datenübertragung durch 128 Bit Datenverschlüsselung Gebührenfreie Datenkommunikation im 2,4 GHz ISM-Band Hoher Datendurchsatz durch Übertragungsraten bis 11 Mbit/s Weltweiter Einsatz durch umfangreiche Funkzulassungen (landesspezifische Betriebsbedingungen sind zu berücksichtigen) Einfache Integration mobiler Teilnehmer in Fertigungsstrukturen Ermöglicht Bandbreitenerhöhung und redundante Kommunikation durch das Stecken von zwei CP 1515 Bild 41: Access Point RLM 32