Mit dem führenden Industrial Ethernet Standard automatisieren und sofort profitieren. PROFINET. Answers for industry.

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1 Mit dem führenden Industrial Ethernet Standard automatisieren und sofort profitieren. PROFINET Answers for industry.

2 Ein etablierter Standard Alle Ziele erreicht, heute und in der Zukunft... Der Erfolg Ihrer Anlage wird maßgeblich bestimmt von zuverlässigen Prozessen, Flexibilität und einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Die Steigerung der Produktivität hat dabei höchste Priorität. Das Ergebnis der fortschreitenden Globalisierung ist ein immer härterer Wettbewerb. Um darin bestehen zu kön nen, müssen Sie sich auf konstante Anlagenverfügbarkeit sicher verlassen können. Schnellere Produktwechsel und kürzere Produktlebenszyklen erfordern höchst flexible Prozesse. Nur so können Sie schnell auf individuelle Kunden wünsche reagieren. Auch die Zukunfts sicherheit von Investitionen spielt eine immer größere Rolle. Die Antwort auf diese Anforderungen ist ein offener Auto matisierungsstandard für Flexibilität, Zuverlässigkeit und Performance: PROFINET. 2

3 vom Büro bis zur Produktion. mit PROFINET, dem führenden Industrial Ethernet Standard. Die industrielle Kommunikation spielt für die gesamte Automatisierungstechnik eine große Rolle. PROFINET, der führende Industrial Ethernet Standard, bietet entscheidende Vorteile, die das Reak - tionsvermögen und die Zuver lässigkeit Ihrer Prozesse erhöhen. Modu lare Maschinen konzepte und erhöhte Flexibilität im Aufbau von Auto matisierungsstrukturen garantieren Ihnen schnelle Reaktionszeiten. Schnelle Übertragungsraten und Anwen dungsmöglichkeiten mit Industrial Wireless LAN ermöglichen eine gesteigerte Performance Ihrer Anlage. Mit einem integrierten Diagnosekonzept und einer Safety-Lösung für fehlersichere Kommunikation ist Ihre Anlage kon - stant verfügbar. Bei Antrieben mit digitalen Schnittstellen sind PROFIBUS und PROFINET Marktführer. PROFINET setzt auf etablierte IT-Standards, unterstützt uneingeschränkt TCP / IP und ermög licht den direkten Zugriff von der Unter nehmens leitebene bis in die Feldebene. So ist sowohl die vertikale als auch horizontale Integration gesichert. Investitionen sichern: problem loses Einbinden bestehender Systeme Auch das Einbinden bereits bestehender Systeme und Netzwerke ist mit PROFINET kein Problem. PROFINET unterstützt zum Beispiel die Einbindung existierender PROFIBUS Netzwerke und anderer Feldbus-Systeme, wie AS-Interface. So wird einerseits ein hoher Investitionsschutz für bestehende Systeme gewährleistet, andererseits ein stufenweiser Umstieg zu PROFINET ermöglicht. Die optimale Basis für PROFINET: Industrial Ethernet Ethernet hat sich als der Standard in der Bürowelt etabliert. Durch die große Marktakzeptanz wurde Ethernet permanent weiterentwickelt, zum Beispiel bezüglich der Übertragungsraten. Für die Nutzung von Ethernet zur Erfüllung der harten Anforderungen in der In dustrie bieten wir mit Industrial Ethernet seit mehr als 20 Jahren ein standard basiertes Netzwerk. PROFINET nutzt diese Basis zur Anbindung von Geräten aus der Feldebene bis in die Leitebene und kombiniert somit indus trielle Leistungs fähigkeit mit der Durch gängig keit und Transparenz der Unter nehmens kommunikation. 3

4 Eine Lösung für alle Anforderungen. Industriegerechte Installationstechnik, Echtzeitfähigkeit, Einbindung dezentraler Feldgeräte, Antriebe, taktsynchrone Motion Control-Anwendungen, einfache Netzwerkadministration und -diagnose, Schutz vor unbefugtem Zugriff, effi zientes, herstellerübergreifendes Engineering und hohe Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit: mit PROFINET, dem führenden und hersteller übergreifen den Industrial Ethernet Standard, Safety Integrated Hinsichtlich geforderter Sicherheit für Mensch, Maschine und Umwelt erfüllt Safety Integrated alle notwendigen Voraussetzungen. Dabei ermöglicht die Nutzung von PROFINET mit PROFIsafe ein Netzwerk für Standard- und sicherheitsgerichtete Kommunikation auf ein und demselben Kabel sowie auch drahtlos mit Industrial Wireless LAN (IWLAN). IT-Standards & Security PROFINET bietet alle Funktionen zur optimalen Konfiguration und Diagnose. Über das Internet kann auf alle relevanten Daten zugegriffen werden von überall aus, weltweit. Dabei erfüllt PROFINET auch die gestiegenen Anforderungen an die Daten- und Netzwerksicherheit. werden all diese Anforderungen erfüllt. Netzwerk-Installation PROFINET setzt konsequent auf 100 Mbit/s Switching-Technologie und unterstützt neben der bei Ethernet üblichen sternförmigen Verkabelung auch linien- und ringförmige Netzstrukturen. Das minimiert den Verkabelungsaufwand und sorgt für ein Höchst maß an Flexibilität. Mit drahtloser Kommunikation mittels IWLAN lassen sich neue Anwendungen in der Industrie erschließen sogar Bedienen und Beobachten ist drahtlos möglich. 4

5 Process PROFINET ist als umfassender Standard für alle Aufgaben der Automatisierung konzipiert. Spezielle Anforderungen beim Einsatz in verfahrenstechnischen Anlagen und bei der Anbindung von Prozessinstrumentierungs- und Analysegeräten werden derzeit im Rahmen der Standardisierung erarbeitet. In Sekundärprozessen hat sich PROFINET auch hier schon vielfach erfolgreich im Einsatz bewährt. Safety Process Real-Time- Kommunikation Real-Time-Kommunikation PROFINET erfüllt alle in der Automatisierung relevanten Echtzeitanforderungen auch taktsynchron. PROFINET eignet sich also auch für besonders anspruchsvolle Applikationen beispielsweise aus dem Bereich Motion Control. IT-Standards & Security Netzwerk- Installation PROFINET Verteilte Intelligenz Dezentrale Feldgeräte Drives & Motion Control Verteilte Intelligenz PROFINET bietet neue Möglichkeiten bei der Realisierung verteilter Automatisierungsstrukturen: konsequente Modularisierung und einfache Maschine-Maschine- Kommunikation mit anlagenweitem Engineering durch Component Based Automation. Dezentrale Feldgeräte Über PROFINET lassen sich dezentrale Feldgeräte direkt an Industrial Ethernet anbinden. Das ermöglicht einen schnellen Datenaustausch zwischen Peripherie und Controller und sorgt für erheblich bessere Diagnosemöglichkeiten. Drives & Motion Control PROFINET bietet eine durchgängige Kommunikationslösung für die Antriebstechnik von einfachen Aufgaben wie der Regelung von Pumpen und Lüftern bis hin zu hochperformanten, taktsynchronen Motion Control-Anwendungen. 5

6 PROFINET: Ein Standard setzt sich durch. Als Bestandteil der IEC basiert PROFINET auf dem internationalen Standard Ethernet (IEEE 802.3) und setzt konsequent auf Fast Ethernet mit 100 Mbit/s und Switching-Technologie. PROFINET zeichnet sich besonders durch folgende Eigenschaften aus: die gemeinsame Nutzung von Echtzeit- und TCPbasierter Kommunikation auf einer Leitung sowie die skalierbare Echtzeit- Kommunikation für Steuerungen, dezentrale Peripherie und Motion Control. PROFINET sorgt dadurch für kurze Reaktionszeiten und Durchgängigkeit von der Feldebene bis zur Unternehmensleitebene und das auch drahtlos mit Industrial WLAN. PROFINET wird von PROFIBUS & PROFINET International unterstützt, der weltweit größten Feldbusorganisation mit mehr als 1400 Mitgliedern. Dazu zählen die führenden Anbieter von Automatisierungs technik sowie Anwender sowohl aus der Fertigungstechnik als auch aus Branchen der Prozesstechnik. PROFINET ist dabei mit 2,1 Mio. installierten Knoten weltweit der führende Industrial Ethernet Standard (Stand Ende 2009). Die Architek tur von PROFINET erarbeiten mehr als 35 Arbeits kreise, denen Mitarbeiter aus über 70 Firmen angehören. Es sind bereits über 300 PROFINET Produkte von circa 50 Firmen auf dem Markt. Zur Zerti fizierung der Produkte wurden 10 akkreditierte Testlabors sowie 16 Trainingscenter eingerichtet. Das weltweite Netz von mehr als 40 PROFIBUS Competence Centern unterstützt Sie auch bei allen Fragen rund um PROFINET. Zusätzlich stehen Ihnen die Siemens Competence Center zur Verfügung: ComDeC, Deutschland, Kontakt: PIC, USA, Kontakt: 6

7 Erfolgreich im Einsatz in China... Nachdem PROFIBUS als bisher einziger Feldbus den höchstmöglichen Grad eines nationalen chinesischen Standards (GB / T GB / T ) erreicht hat, haben die chinesischen Standardisierungsbehörden auch PROFINET den Status einer Vornorm des Typs GB / Z erteilt. Derzeit sind Aktivitäten zur Überarbeitung dieses Standards im Gange. Ziel ist zu gewährleisten, dass stets aktuelle Versionen von PROFINET in China standardisiert sind. Dieser Erfolg der Standardisierungsaktivitäten ist die Basis dafür, dass sich beide Tech no logien schnell weiter etablieren werden.... und in der deutschen Automobilindustrie Einer der Gründe, warum PROFINET sich zum weltweit führenden Industrial Ethernet Standard entwickelt hat, ist die Automatisierungsinitiative Deutscher Automobilhersteller (AIDA), die sich 2004 für die Unterstützung und Einführung von PROFINET in der Automatisierung ihrer Produktionen ausgesprochen hatte. Mittlerweile sind in diesen Unternehmen PROFINET Lösungen erklärter Standard für neue Anlagen. Insbesondere die Aspekte der Durchgängigkeit und Integration werden von der AIDA als sehr positiv bewertet. Ein durchgängiges Bussystem für alle Anforderungen führt zu schnellerer Inbetriebnahme und kürzeren Umbauzeiten. Mit PROFIsafe können auch zusätzliche Safety-Komponenten schnell und einfach in die Produktionslinie integriert werden, und das sogar drahtlos. Unterwegs zur grünen Fabrik: PROFIenergy PROFIenergy ist ein Profil, das Funktionen und Mechanismen für PROFINET Feldgeräte zur Verfügung stellt, die eine energieeffiziente Produktion unterstützen. Das von der PNO definierte herstellerund geräteunabhängige Profil ermöglicht es dem Anwender, den Energiebedarf und die Kosten deutlich zu senken: Mit PROFIenergy können nicht benötigte Verbraucher gezielt abgeschaltet werden. So werden in Produktionspausen die Energiekosten spürbar verringert. PROFIenergy ermöglicht das einfache, automatisierte Aus- und Einschalten von technologisch zusammengehörigen Anlagenteilen. Die Koordination erfolgt dabei zentral durch eine übergeordnete Steuerung, die Vernetzung über PROFINET. In langen Pausen wird somit so viel Energie wie möglich gespart. Anlagenteile, die kurzfristig abgeschaltet werden, tragen zur gleichmäßigen Energieverteilung und zur optimalen Energienutzung bei. Der Einsatz von PROFIenergy wird dem Maschinenbauer durch die Integration in bekannte Produktfamilien einfach gemacht. Außerdem ist PROFIenergy so definiert, dass die notwendigen Funktionsbausteine nachträglich leicht in bestehende Automatisierungen eingebunden werden können. Siemens bietet bereits jetzt verschiedene Komponenten an, die PROFIenergy unterstützen. 7

8 Real-Time-Kommunikation Factory Automation Motion Control PG / PC PROFINET Industrial Ethernet 100 ms 250 µs IT-Dienste TCP/IP Real-Time Isochronous Real-Time Skalierbare Real-Time-Kommunikation bei PROFINET Real-Time-Kommunikation PROFINET deckt das gesamte Spektrum an Automatisierungsanwendungen ab und unterscheidet dazu drei grundlegende Kommunikationseigenschaften: Non-Real-Time wie TCP / IP- und UDP/IP-Kommunikation Real-Time (RT) und Isochronous Real-Time (IRT) TCP / IP- und UDP / IP-Kommunikation Die zeitunkritische Datenübertragung mit TCP / IP und UDP / IP ist die kommunikations technische Basis beispielsweise zur Parametrierung und Kon fi gurierung. TCP / IP ist in der IT-Landschaft ein De-facto-Standard. Real-Time (RT) Real-Time wird für zeitkritische Prozessdaten verwendet also für zyklische Nutz daten oder ereignisgesteuerte Alarme. Für Echtzeitanforderungen in der Automatisierung nutzt PROFINET einen optimierten Echtzeit-Kommunikationskanal. Das minimiert die Durchlaufzeiten und führt zu einer Leistungssteigerung bei der Aktualisierung von Prozessdaten. Die Performance übertrifft die von herkömmlichen Feldbussen und ermöglicht Reaktionszeiten bis in den Mikrosekundenbereich. Gleichzeitig reduziert sich deutlich die zur Kommunikation benötigte Prozessorleistung im Gerät. Bei dieser Lösung kommen industrietaugliche Standard-Netzkomponenten zum Einsatz. Die Switches von SIMATIC NET erlauben zudem eine optimierte Datenübertragung. Dazu werden die Datenpakete gemäß IEEE 802.1Q priorisiert. Über die se Priorität steuern die Netzwerk-Kom ponenten den Datenfluss zwischen den Geräten. Für Echtzeitdaten wird als Standardpriorität Prio 6 zugrunde gelegt, die zweithöchste Stufe. Das gewährleistet eine vorrangige Behandlung gegenüber anderen Anwendungen, denen eine niedrigere Prio-Stufe zugewiesen wird. RT ist die Echtzeitkommunikation für Standardapplikationen zur Anbindung von Feldgeräten, wie dezentraler Peripherie und Antrieben, oder zur Realisierung verteilter Automatisierungsstrukturen mit PROFINET CBA und damit Standard in der SIMATIC. 8

9 Real-Time-Kommunikation IRT- Intervall Standard-Intervall IRT- Intervall Standard-Intervall IRT- Intervall Zyklus 1 Zyklus 2 Zyklus 3 z.b. 1 ms Lageregeltakt Isochrone Kommunikation IRT-Daten RT- Kommunikation RT-Daten Standard- Kommunikation TCP/IP-Daten Prinzip von Isochronous Real-Time: Getrennte Zeitbereiche für isochrone und Standard-Kommunikation Isochronous Real-Time (IRT) Für besonders anspruchsvolle Anwendungen steht die hardwareunterstützte Echtzeit-Kommunikation Isochronous Real- Time (IRT) zur Verfügung beispielsweise für Motion Control-Applikationen und High Performance-Anwendungen in der Factory Automation. Mit IRT wird eine Zykluszeit von bis zu 250 µs bei einem Jitter kleiner 1 µs erreicht. Dazu wird der Kommunikationszyklus durch Bandbreitenreservierung in einen deterministischen Teil und einen offenen Teil aufgeteilt und von einem Sync-Master im Netz an die anderen Teilnehmer vorgegeben. Beide Datenübertragungen existieren nebeneinander ohne sich gegenseitig zu stören. So kann man beispielsweise mit einem Notebook von jedem Punkt in der Anlage aus auf Gerätedaten zu - greifen ohne Rückwirkung auf die taktsynchrone Regelung oder Produk - tivkommunikation. Bei IRT wird die isochrone Kommunikation am Bus taktsynchron in den Controllern und Devices verarbeitet. Dies ist für Motion Control -Applikationen ein Muss. Für SIMATIC Controller bringt IRT die sichere Beherrschung schneller Vorgänge für: die Nutzung eines Netzwerks für Prozessdaten und Standard-Ethernet- Daten mit hohem Datenaufkommen (z. B. Vision oder SCADA Systeme) ohne Beeinflussung der Prozessdaten Maschinen- / Anlagenstrukturen mit Linienverschaltung von vielen Teilnehmern und kleiner Aktualisierungszeit. Diese zuverlässige Verarbeitung schneller Vorgänge basiert auf der Tatsache, dass IRT-fähige Geräte verkürzte Durchlaufzeiten garantieren sogar bis zu 30 % und SIMATIC Controller mit IRT die isochrone Buskommunikation unter stüt zen. Auch die taktsynchrone Verarbeitung in der Applikation ist in Vorbereitung. ERTEC (Enhanced Real-Time Ethernet Controller) Die ASIC-Familie ERTEC unterstützt die PROFINET Echtzeitkommunikation (RT und IRT) und ist die Basistechnologie für durchgängige Systemlösungen mit PROFINET. Der ERTEC 400 wird in Steuerungen und Netzwerkkomponenten, der ERTEC 200 in einfache Feldgeräte (IOs, Drives) integriert. Dabei erfolgt die Unterstützung bei der Entwicklung eigener Geräte in Form von Development Kits und Competence Centers. 9

10 Dezentrale Feldgeräte PG/PC IO-Supervisor Steuerung IO-Controller Modularer Controller Microbox Embedded Controller PROFINET Industrial Ethernet SINAMICS SIMATIC MV440 Code-Lesesystem SIMATIC ET 200M Feldgeräte IO-Devices SIMATIC ET 200pro SIMATIC S7-300 mit CP LEAN Das Zusammenspiel von IO-Devices und IO-Controllern Dezentrale Feldgeräte Im Standard von PROFIBUS & PROFINET International sind für PROFINET IO folgende Gerätetypen festgelegt: IO-Controller: Steuerung, in der das Automatisierungsprogramm abläuft IO-Device: dezentrales Feldgerät, das einem IO-Controller zugeordnet ist IO-Supervisor: Programmiergerät / PC mit Inbetriebnahme- und Diagnosefunktionen oder HMI-Gerät Das IO-Device liest die Peripheriesignale ein und überträgt sie zum IO-Controller. Dieser verarbeitet sie und überträgt die Ausgangssignale wieder an das IO-Device. Für die direkte Anbindung dezentraler Feldgeräte an Industrial Ethernet hat PROFIBUS & PROFINET International den Standard PROFINET IO definiert. Darüber übertragen Feldgeräte ihre Daten zyklisch an das Prozessabbild der zugehörigen Steuerung. Dabei unterstützt PROFINET 1440 Bytes / Telegramm pro Feldgerät und übertrifft somit die über einen herkömmlichen Feldbus übertragbare Datenmenge. Zudem lassen sich mit PROFINET IT-Dienste wie Inbetriebnahme über Web- Mechanismen oder Netzdiagnose über SNMP (Simple Network Management Protocol) auch für Feldgeräte nutzen. Für das Zusammenspiel zwischen Controllern und dezentraler Peripherie unterstützt PROFINET ein Provider / Consumer- Modell. Dabei sendet der Provider seine Daten ohne Aufforderung des Kommunikationspartners an den Consumer, der dann die Daten verar beitet. Über die Projektierung wird die Zuordnung von Providern zu Consumern festgelegt. Weiterhin unterstützt PROFINET konsequent neben Stern-, Baum- und Ringstrukturen die von den etablierten Feld- bussen geprägte Linienstruktur. Durch die Integration von Switch-Funktionalität in die Geräte, beispielsweise bei den dezentralen Feldgeräten SIMATIC ET 200S, SIMATIC ET 200M, SIMATIC ET 200pro oder SINAMICS Frequenzumrichtern, kann der Anwender wie gewohnt Linienstrukturen bilden, die sich direkt an der Ma schinenbzw. Anlagenstruktur orien tieren. Dies führt zu Einsparungen beim Verkabelungsaufwand und spart Kom ponenten ein, wie zum Beispiel externe Switches. Zur Anbindung dezentraler Feldgeräte steht ein umfassendes Spektrum an SIMATIC Controllern zur Verfügung, wie die klassischen modularen Controller der SIMATIC S7-300 oder SIMATIC S7-400 oder die PROFINET-CPU für die SIMATIC ET 200S. Bevorzugen Sie aller dings Embedded- bzw. PCbasierte Automatisierungsstrukturen, können Sie ebenfalls von den erweiter - ten Mög lichkeiten und der hohen Performance von PROFINET profitieren. Die SIMATIC Embedded Automation- Produkte, wie der neue SIMATIC S7 modular Embedded Controller, nutzen 10

11 Dezentrale Feldgeräte IO-Controller 1 IO-Controller 2 IO-Controller SIMATIC ET 200pro PROFINET Industrial Ethernet IO-Device, Controller (I-Device) PROFINET Industrial Ethernet SIMATIC S7-300 Ring (MRP) SIMATIC S7-400 PROFINET IO-Device IO-Device Industrial Ethernet IO-Device SIMATIC ET 200 Mit I-Device werden modulare Steuerung und Topologiearchitektur schlanker und flexibler Mit Shared Device können mehrere Controller dasselbe IO-Device nutzen Beispielkonfiguration für Media Redundancy Protocol die Offenheit PC-basierter Systeme und bieten zudem ein erhöhtes Maß an Robustheit. Der SIMATIC PC-based Controller SIMATIC WinAC 2009 RTX ist auf Standard-PC-Systemen ablauffähig. Gerätebeschreibung und Projektierung Die Projektierung und Programmierung der IO-Devices entspricht der von dezentralen Peripheriegeräten an PROFIBUS DP. Sie erfolgt in gewohnter Weise in SIMATIC STEP 7. Die Geräte werden durch Be schrei bungsdateien (General Station Description GSD) eindeutig beschrieben. Diese GSD-Dateien werden in das Projektierungswerkzeug importiert. Fast Start Up (FSU) Diese Funktion ermöglicht den schnel len Hochlauf von PROFINET IO-Devices inner halb von weniger als einer Sekunde an SIMATIC-Controllern. Sie optimiert die zeitliche Ankopplung von Roboter applikationen, wodurch ein schnellerer Werkzeugwechsel am Roboter zum Beispiel im Body Shop einer Automobil produktion durchge - führt werden kann. Intelligent Device (I-Device) Mit dieser Funktionalität erlaubt PROFINET in einer typischen Automatisierungslösung mit mehreren vernetzten Steuerungen nicht nur eine Kommuni - kation zu unterlagerten Devices als IO- Controller sondern, auch eine IO-Kommunikation zu anderen überlagerten oder zentralen Steuerungen als IO-Device. Diese Kommunikation findet zur gleichen Zeit auf dem gleichen Bus statt. Mit I-Device wird die Topologiearchitektur schlanker und flexibler. Es ermöglicht die einfache Verbindung von Steuerungen aus verschiedenen Projekten genauso wie die Integration von Siemens Controllern und Controllern von Fremdherstellern innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes. Shared Device Mit dieser Funktionalität können mehrere SIMATIC Steuerungen dasselbe PROFINET IO-Device nutzen. Das führt zu einer einfachen und kostengünstigen Systemkonfiguration. Dies gilt z. B. für Applikationen, in denen die Standard-CPU getrennt von der fehlersicheren CPU läuft. Es müssen weniger Remote-Geräte im Feld installiert werden, da ein kompletter Remote-Head von unterschiedlichen CPUs adressiert werden kann. Zudem können Kanäle und Module flexibel zugewiesen werden. Media Redundancy Protocol (MRP) Eine höhere Anlagenverfügbarkeit kann mit einer redundanten Installation erreicht werden (Ringtopologie). Die Medienredundanz kann einerseits mit Hilfe von Switches, andererseits auch direkt über integrierte PROFINET Schnittstellen an SIMATIC Steuerungen und verteilten E/As geschaffen werden. Dank des MRP- Protokolls können Rekonfigurationszeiten von 200 ms erreicht werden. Im Fall einer Unterbrechung der Kommunikation in nur einem Teil der Ringinstallation bedeutet dies, dass ein Anlagenstillstand verhindert wird und nötige Wartungssowie Reparaturarbeiten ohne Zeitdruck durchgeführt werden können. 11

12 Dezentrale Feldgeräte Diagnose am HMI mit dem Diagnosepaket PNIODiag Topologische Anlagensicht Diagnose PROFINET IO unterstützt ein durchgängiges Diagnosekonzept zur effizienten Lokalisierung und Behebung eventueller Fehler bis in den einzelnen Kanal. Sollte ein Fehler auftreten, generiert das gestörte IO-Device einen Diagnosealarm an den IO-Controller. Dieser reagiert im Anwenderprogramm mit dem Aufruf einer entsprechenden Programmroutine. Alternativ lassen sich Diagnoseinformationen auch direkt aus dem IO-Device lesen und anzeigen. Ein Quittungsmechanismus gewährleistet die Möglichkeit einer sequenziellen Fehlerbearbeitung. Auch die Netzwerktechnik wie Switches ist in diese Systemlösung integriert. Um die Diagnoseauswertung von dezentralen Peripheriebaugruppen in Verbindung mit SIMATIC S7 zu vereinfachen, bietet Siemens das kostenlos im Internet ladbare visuelle Diagnosepaket PNIODiag : automation/service&support. Diese integrierte Funktionalität bringt Vorteile beim Engineering, bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb. Topologische Anlagensicht für mehr Transparenz Für PROFINET Netze bietet der Topologie- Editor im Engineeringtool die Möglichkeit, Portverschaltung der Geräte grafisch einfach darzustellen. Der Editor wird durch Doppelklick auf das entsprechende PROFINET Segment in HW-Konfig oder durch einen direkten Programmaufruf gestartet. Ein Offline/Online-Vergleich identifiziert die kommunizierenden Ports und stellt sie tabellarisch oder grafisch dar. Eine einfache Sicht der Topologie ist auch in der Websicht der SIMATIC S7 Controller verfügbar. Durch die Ermittlung, Darstellung und Überwachung der physikalischen Verbindungen zwischen Geräten an PROFINET IO können auch komplexe Netze leichter überwacht werden. Zudem bietet der Topologie- Editor eine umfassende Diagnose aller Komponenten im laufenden Betrieb und Unterstützung bei der Dokumentation der Anlage. 12

13 Dezentrale Feldgeräte Field PG Panel S7-300 PROFINET IE/AS-i LINK PN IO SIMOTION D SCALANCE W788-1RR Industrial Ethernet AS-Interface ET 200S IWLAN/ PB Link PN IO PROFIBUS SIMATIC PX IO-Link ET 200S SINAMICS S120 ET 200pro Integration von PROFIBUS und AS-Interface über Proxys Tausch eines Geräts ohne PG oder Wechselmedium Zum Tausch eines Geräts im Fehlerfall kann die oben beschriebene Topologieinformation genutzt werden, indem eine Solltopologie vorgegeben beziehungsweise online erfasst wird. Beim Ausfall eines Geräts muss das Ersatzgerät an gleicher Stelle mit gleicher Portver - ka belung eingesetzt werden. Der IO- Con trol ler kann durch die verfügbaren Informa tio nen das Gerät selbstständig in die Produktivkommunikation nehmen. Einbindung von Feldbussen PROFINET unterstützt außerdem die problemlose Einbindung existierender PROFIBUS Netzwerke und anderer Feldbus-Systeme, wie zum Beispiel AS-Interface. Das erlaubt den Aufbau beliebiger Mischsysteme aus Feldbusund Ethernet-basierten Teilsystemen sowie einen stufenweisen Umstieg zu PROFINET. Das Proxy-Konzept vereinfacht die Integration bestehender Feldbus- Systeme bei hoher Transparenz. Der Proxy ist am Ethernet der Stellvertreter für ein oder mehrere Feldbusgeräte (z. B. am PROFIBUS). Er sorgt für eine transparente Umsetzung der Kommunikation (keine Tunnelung der Protokolle) zwischen den Netzen und leitet beispielsweise die zyklischen Daten an die Feldbusgeräte weiter. Als PROFIBUS Master koordiniert der Proxy den Datenaustausch der PROFIBUS Teilnehmer. Gleichzeitig ist er Ethernet-Teilnehmer mit PROFINET Kommunikation. Proxys können als Controller oder als reine Gateways realisiert werden. Das gleiche Prinzip findet Anwendung bei der Integration von AS-Interface-Systemen. Neben drahtgebundenen Proxys an Industrial Ethernet bietet SIMATIC NET auch Stellvertreter mit Industrial Wireless LAN- Anschluss. PROFINET unterstützt ebenso die ein fache Integration von IO-Link. Der neue Kommunikationsstandard ist das innovative und standardisierte Sensorund Aktor-Interface. Die Anbindung erfolgt über einen Master mit integrierten IO-Link-Ports. 13

14 Drives & Motion Control Drives & Motion Control PROFINET verbindet Antriebe Vom einfachen Einzelantrieb über koordinierte Antriebe bis hin zu Mehrachsund Motion Control-Antrieben für anspruchsvolle Aufgaben: SINAMICS Antriebe mit PROFINET sind in allen Branchen zu Hause und dank ihrer hohen Flexibilität und Skalierbarkeit die perfekte Antwort auf die zunehmende Variantenvielfalt im Maschinen- und Anlagenbau. Die nahtlose Integration in Totally Integrated Automation bietet Anwendern zahllose Vorteile über den gesamten Lebenszyklus von Projektierung über Inbetriebnahme bis hin zu Wartung und Erweiterung. Hierzu zählen ortsunabhängige Diagnose ohne zusätzlichen Programmieraufwand, weniger Aufwand beim Gerätetausch und Durchgängigkeit im Engineering für Steuerung, Human Machine Interface (HMI) und Antriebstechnik. PROFINET minimiert den Verkabelungsaufwand. Ob Steuerung, Bedienung, Fernzugriff für Diagnose und Service, Parametrierung und Inbetriebsetzung oder sicherheitsgerichtete Anwendungen: Alle Aufgaben erfolgen über ein Kabel, über das die Prozesswerte auch in MES- und ERP-Systeme integriert werden. Die daraus resultierenden Vorteile sind enorm beispielsweise hinsichtlich Energiemanagement und vorbeugender Wartung. Zudem ermöglicht PROFINET die drahtlose Kommunikation auf Basis der gängigen WLAN-Standards. So lassen sich bewegliche Antriebslösungen wie Hängebahnen oder fahrerlose Transportsysteme einfach und effizient realisieren auch in Kombination mit integrierter Sicherheitstechnik über PROFIsafe. Mit PROFINET Antriebstechnik partizipieren Anwender an zukünftigen Innovationen und profitieren gleichzeitig von den bewährten Vorteilen, die Antriebe mit PROFIBUS auszeichnen Vorteile, die konsequent auf PROFINET übertragen und fortgeschrieben wurden. Dazu zählen die Standards PROFIdrive, PROFIsafe und zukünftig auch PROFIenergy. 14

15 Drives & Motion Control Fehlersichere Steuerung PROFIsafe Dezentrale Peripherie mit F-Modulen PROFINET Industrial Ethernet Controller PROFIdrive PROFINET Industrial Ethernet SINAMICS S120 SINAMICS G120 SINAMICS S120 SINAMICS G120 SINAMICS S120 SIMATIC ET 200S FC Integrierte Sicherheit für die Antriebstechnik Auch PROFINET nutzt PROFIdrive als das bewährte Applikationsprofil zwischen Controller und Device. Mehr Sicherheit mit PROFINET und sicheren Antrieben Von elektrisch angetriebenen Aggregaten und Maschinenkomponenten geht häufig ein enormes Gefahrenpotenzial aus, weshalb bei modernen Antrieben zunehmend Sicherheitsfunktionen integriert werden. Deshalb können bei Antrieben mit integrierter Sicherheitstechnik die sonst notwendigen elektromechanischen Komponenten und deren Verdrahtung entfallen. Bei SINAMICS Umrichtern werden sicherheitsrelevante Signale mit PROFINET und PROFIsafe übertragen. Das reduziert die Komplexität und den Aufwand der Verdrahtung und vereinfacht enorm die Realisierung von Sicherheitskonzepten, die hinsichtlich ihrer Funktionalität und Performance deutlich leistungsfähiger sind. Nicht zuletzt erleichtern die zertifizierten integrierten Sicherheitsfunktionen den Nachweis der für eine Maschine erforderlichen Sicherheitskategorie und verhindern nachträgliche Manipulationen eines abgenommenen Systems. Die internationale und standardisierte Antriebsschnittstelle PROFIdrive ist die von der PI-Nutzerorganisation spezifizierte herstellerunabhängige Schnittstelle zwischen Steuerung und Antrieb. Der durch die Norm IEC festgeschriebene zukunftssichere Standard definiert das Geräteverhalten und das Zugriffsverfahren auf interne Gerätedaten für elektrische Antriebe mit PROFIBUS und PROFINET vom einfachen Frequenzumrichter bis hin zum hochperformanten Servoregler. PROFIdrive ist bereits vollständig in unseren SINAMICS Umrichtern sowie unseren Steuerungssystemen SIMATIC, SIMOTION und SINUMERIK umgesetzt. Von PROFIdrive profitieren PROFINET Anwender, die bereits Antriebe an PROFIBUS betreiben: Das Anwenderprogramm muss bei einem Übergang von PROFIBUS auf PROFINET nicht verändert werden. Das international anerkannte Profil ist höchst flexibel: Mit ihm können Antriebe herstellerübergreifend eingesetzt werden, wobei parametrierte Schnittstellen und Technologiebausteine weiter genutzt werden können. Antriebe mit Profil einheitlich für alle Anwendungen Das PROFIdrive Profil definiert unterschiedliche Klassen, denen sich die meisten Antriebsanwendungen zuordnen lassen: die Anbindung von Standardantrieben für Pumpen, Lüfter und Kompressoren ebenso wie Motion Control-Antriebe mit dezentraler, in den Antrieb integrierter Motion Control-Intelligenz. PROFIdrive harmoniert zudem perfekt mit PROFIsafe und PROFIenergy. Die daraus resultierenden Vorteile: kein Aufwand für zusätzliche sichere Kommunikation und Verdrahtung sowie die Nutzung von energieeffizienten Zuständen in den Antrieben. 15

16 Drives & Motion Control Zykluszeit 1 ms Anzahl Teilnehmer* Jitter 50 % 50 % 50 % * Anzahl Devices mit je 40 Byte Eingangsdaten und 40 Byte Ausgangsdaten an einem Controller mit 4 Ports. Die Grenzen einer spezifischen Steuerung bezüglich IO-Bereich, Zykluszeit und Teilnehmeranzahl sind zu berücksichtigen. Ob in dezentralen oder zentralen Automatisierungsarchitekturen: PROFINET ermöglicht eine signifikante Steigerung der Performance. Durchdacht bis ins Detail: für alle Anforderungen gerüstet. Höchste Performance unabhängig von der Automatisierungsarchitektur PROFINET übertrifft die ohnehin großen Mengengerüste bei PROFIBUS noch einmal deutlich: Die Anzahl der Teilnehmer ist prinzipiell nicht begrenzt, ein Telegramm kann bis zu 1440 Byte Prozessdaten transportieren, und Datensätze können sogar bis zu vier Gigabyte groß sein. So lassen sich etwa Bilder eines zu bearbeitenden Produkts zum Bildverarbeitungssystem übertragen, das aus der Kontur des Produkts die Kurvenscheibe für die Bewegung berechnet. Für die absehbare Zukunft sind die Leistungsreserven von PROFINET mehr als ausreichend, was das folgende Beispiel eindrucksvoll belegt: Zur Regelung hydraulischer Achsen lassen sich Zykluszeiten von 250 µs erzielen bei uneingeschränkter Offenheit für die IT-Kommunikation. Universell für alle Automatisierungskonzepte In modular aufgebauten Anlagen ermöglicht PROFINET die taktsynchrone Kommunikation zwischen den Controllern im isochronen Kanal. So lassen sich beispielsweise Anwendungen mit verteiltem Gleichlauf einfach realisieren. PROFINET lässt sich durchgängig für alle Automatisierungsstrukturen einsetzen, da verteilte Automatisierungslösungen mit modularen Automatisierungskomponenten ebenso unterstützt werden wie zentrale Architekturen mit einer zentralen Steuerung. Flexible Topologien und dadurch bestmögliche Adaption an die Anlage oder Maschine wird durch in die PROFINET Geräte integrierte Switch-Technologie ermöglicht. Zudem erlaubt die Technologie den Wechsel zwischen verschiedenen Medien. 16

17 Drives & Motion Control PROFINET Industrial Ethernet SCALANCE X310 PROFINET Industrial Ethernet SCALANCE X310 Modular verteilte Automatisierungsstruktur mit Drive-based Motion Controllern. SIMOTION D zeichnet sich aus durch die Verschmelzung von Steuerungslogik, Motion Control und Antriebsregelung. SIMOTION P SIMATIC S7 HMI SINAMICS S120 SINAMICS S120 SINAMICS S120 SIMOTION D SIMOTION D SIMOTION D SINAMICS G120 SINAMICS S120 SINAMICS S120 Zentrale Automatisierungsstruktur mit Linien topologie und integrierten Switches in den Geräten Notwendige Deterministik für Motion Control Unverzichtbar für Motion Control- Applikationen ist die deterministische Kommunikation: Soll- und Istwerte müssen in fest definierten Zeitabständen (isochron) ausgetauscht werden, um dynamische Regelkreise über den Bus zu schließen. Für isochrone Kommunikation mit hoher Qualität müssen alle Teilnehmer eines Netzes inklusive der Netzwerkknoten exakt synchronisiert sein, vor allem bei einer hohen Anzahl hintereinandergeschalteter Komponenten. Hierzu verwendet der IRT-Mechanismus von PROFINET ein Verfahren, das alle Zeitparameter der Strecke exakt erfasst und somit eine vollkommen exakte Synchronisation aller Switches auf den Zyklusstart ermöglicht mit einem Jitter < 1 µs. Taktsynchroner Kommunikationszyklus: PROFINET mit IRT Soll beispielsweise eine elektronische Welle realisiert werden, müssen viele Antriebe miteinander synchronisiert werden. Bei PROFINET mit IRT wird der Kommunikationszyklus in verschiedene, zeitlich angeordnete Intervalle unterteilt. Dabei ist ein Teil für die isochrone Real- Time-Kommunikation (IRT) reserviert. Durch die Projektierung der Applikation werden die IRT-Telegramme implizit bestimmt und die passenden Projektierungsdaten generiert. Mithilfe eines speziellen Algorithmus wird die optimale zeitliche Anordnung der Einzeltelegramme für jeden Netzabschnitt ermittelt. Daraus wird für jeden Switch festgelegt, wann welches Telegramm von welchem Teilnehmer empfangen und zu welchem Teilnehmer weitergesendet werden muss. So wird ein Telegramm per optimiertem Cut- Through-Verfahren ohne Verzögerung durchgeleitet. Mehr Flexibilität mit modularen und mechatronischen Maschinenkonzepten Die Idee hinter modularen Maschinenkonzepten ist ebenso einfach wie effizient: Man setzt auf wenige standardisierte Module, die sich ohne großen Aufwand an spezielle Anforderungen anpassen lassen. Daraus kann dann eine Vielzahl individueller Maschinenvarianten realisiert werden. Der Vorteil: Maschinen können erheblich schneller in Betrieb genommen werden, und in der Anlage wird ein höheres Maß an Flexibilität erreicht. Mit dem Einsatz von Mechatronik-Konzepten lassen sich Maschinen, anders als bei starren mechanischen Komponenten, allein durch Parametrierung der Software umrüsten schnell und ohne dazu die Mechanik verändern oder gar austauschen zu müssen. Dabei spielt die hochperformante Vernetzung von verteilten Motion Controllern eine immer wichtigere Rolle. 17

18 Verteilte Intelligenz Engineering, HMI Maschine 1 ON START STOP STARTING READY CLEANING HELD Maschine 2 ON START STOP STARTING READY FILLING HELD STATUS LIFESTATE LIFESTATE Maschine 3 ON STARTING START READY STOP LABELING RECIPE LIFESTATE PROFINET Industrial Ethernet PROFIBUS S7-400 ET 200S S7-300 Cleaning Filling Labeling ON STARTING ON STARTING ON STARTING START READY START READY START READY STOP CLEANING STOP FILLING STOP LABELING HELD HELD HELD Lifestate Lifestate Lifestate Projektieren der Kommunikation zwischen Maschinen unterschiedlicher Hersteller durch grafisches Verschalten Verteilte Intelligenz mit Component Based Automation. Zur Realisierung modularer Anlagenstrukturen hat PROFIBUS & PROFINET International einen Standard definiert: PROFINET CBA (Component Based Automation). Im Maschinen- und Anlagen bau hat man bereits gute Er fahrung en mit der Modularisierung gemacht: Öfter benötigte Teile werden vorgefertigt und lassen sich bei Auftragserteilung schnell zu einer individuellen Einheit zusammenstellen. Mit PROFINET CBA lässt sich die Modularisierung mit Hilfe von Software-Komponenten auch auf die Automatisierungstechnik der Anlage ausdehnen. Das standardisierte Engineering-Modell unterscheidet zwi schen der Programmierung der Steuerungs logik der einzelnen intelligenten Module, der Komponentenerzeugung und der technologischen Projektierung der Gesamtanlage durch Komponentenverschaltung. Flexible Software-Komponenten Unter Software-Komponenten versteht man gekapselte, wiederverwendbare Soft ware-funktionen. Das können einzelne technologische Funktionen wie Regler ebenso sein wie das Anwenderprogramm einer ganzen Maschine. Wie Bausteine lassen sie sich flexibel kombinieren und leicht wiederverwenden unabhängig von ihrer internen Programmierung. Die Kommunikation zwischen den Software- Komponenten erfolgt ausschließlich über die Komponenten-Interfaces. Nach außen sind an diesen Schnittstellen nur die Varia blen zugänglich, die für das Zusammenspiel mit anderen Komponenten erforderlich sind. 18

19 Verteilte Intelligenz Klare Argumente für Component Based Automation: Verkürzung der Inbetriebnahmephase Erstinbetriebnahme der unterschiedlichen technologischen Einheiten kann parallel erfolgen Planungssicherheit kurze und planbare Inbetriebnahme schafft Sicherheit für die nachfolgende Betriebsphase Erhöhung der Flexibilität einfache Anpassung und Erweiterung von Anlagen Einfache Projektierung der Maschine- Maschine-Kommunikation Einfaches grafisches Projektieren der Kommunikation mit SIMATIC imap Programmierung der Steuerungslogik und Komponentenerzeugung Maschinen- oder Anlagenbauer erzeugen die Komponenten und nutzen für die Programmierung und Konfigurierung der Geräte das jeweilige hersteller spezifische Tool. Bei SIMATIC ist das STEP 7. Anschließend wird die Anwendersoftware in Form einer PROFINET Komponente gekapselt. Voraussetzung dafür: die Software verfügt über die entsprechende Funktion. Das trifft bei STEP 7 zu. Bei der Kapselung wird eine Komponentenbeschreibung PCD (PROFINET Component Description) erzeugt und in die Bib liothek des Verschaltungseditors importiert. Mit SIMATIC imap hat Siemens den ersten herstellerunabhängig einsetzbaren Verschaltungseditor für PROFINET CBA auf den Markt gebracht. Komponentenverschaltung mit SIMATIC imap Die erzeugten PROFINET Komponenten werden mit SIMATIC imap zu einer Applikation verschaltet durch einfaches grafisches Projektieren. Damit gehört das aufwändige Programmieren der Kommuni kationsbeziehungen der Vergangenheit an. SIMATIC imap führt die verteilten Anwendungen anlagenweit zusammen und verschaltet PROFINET Komponenten beliebiger Hersteller. Dadurch werden die Kommunikationsverbindungen zwischen den Komponenten aufgebaut. Detailkenntnisse über Einbindung und Ablauf der Kommunikationsfunktionen im Gerät werden dazu nicht benötigt. Einbindung von Feldbus-Applikationen Mit PROFINET CBA lässt sich eine ganze Feldbus-Applika tion als PROFINET Komponente abbilden. Das ist immer dann von Bedeutung, wenn eine bereits be stehende Anlage durch PROFINET erweitert werden soll. Dabei spielt es keine Rolle, mit welchem Feldbus die Teilanlage automa tisiert wurde. Damit die be stehen de Anlage mit PROFINET kommunizieren kann, muss der Master der einzubindenden Feldbus-Applikation PROFINET fähig sein. Bestehende Controller der SIMATIC S7-300, S7-400 oder SINUMERIK 840D powerline lassen sich durch Kommu nikationsprozessoren um PROFINET Funktionalität erweitern. Somit werden innerhalb der Komponente die beste henden Feldbusmechanismen (z. B. PROFIBUS DP) verwendet und außer halb PROFINET Mecha nismen. Diese Migrationsmöglichkeit gewährleistet für bestehende Anlagen ein hohes Maß an Investitionssicherheit. 19

20 Netzwerk-Installation SCALANCE W786-2RR S7-300 PROFINET Access Points SCALANCE W788-1RR/ W784-1RR/ W786-2RR Client Module SCALANCE W747-1RR SIMATIC Mobile Panel 277 IWLAN IWLAN RCoax Cable Access Point SCALANCE W788-1RR/ IWLAN PB Link PN IO Industrial Ethernet PROFIBUS SIMATIC ET 200pro IWLAN ET 200S SINAMICS ET 200S Verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für die drahtlose Kommunikation Netzwerk- Installation Die internationale Norm ISO / IEC sowie ihr europäisches Äquivalent EN definieren eine anwendungsneutrale, informationstechnische Standardvernetzung für den Bürobereich. Da die Anforderungen an ein Netzwerk im industriellen Umfeld höher sind als in der Bürowelt, beschreibt die PROFINET Guideline Cabling and Interconnection Technology die passive Infrastruktur inner halb und zwischen Automatisierungs zellen für Fast Ethernet mit PROFINET: Steckverbinder und Leitungen für Kupfer- und LWL-Datennetze Steckverbinder für 24 V Energieversorgung Steckverbinder für 400 V Energieversorgung Weiterhin werden die entsprechenden Test- und Prüfbedingungen für die einzelnen Komponenten beschrieben. Durch die Beschreibung aller passiven Komponenten, die für ein PROFINET Netzwerk benötigt werden, kann ein perfektes Zusammenspiel der einzelnen passiven Komponenten sichergestellt werden. Switches PROFINET setzt auf 100 Mbit/s Switching- Technologie. Im Gegensatz zu anderen Verfahren kann mit der Switching-Technologie jeder Teilnehmer zu jeder Zeit sen den. Denn es besteht immer eine freie Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum nächs ten Switch. Diese kann sogar in beiden Richtungen (Senden und Em p- fan gen) gleichzeitig betrieben werden und besitzt damit eine Bandbreite von 200 Mbit/s. Der Vorteil: Teilnehmer oder Netzbereiche, die das Telegramm nicht benötigen, werden davon auch nicht be lastet. Netz-Topologien Netz-Topologien orientieren sich an den Erfordernissen der zu vernetzenden Einrichtungen. Zu den häufigsten Topologien gehören Stern-, Linien-, Baum- und Ringstrukturen. In der Praxis bestehen Anlagen meist aus gemischten Strukturen. Diese lassen sich sowohl mit Kupferverkabelung als auch mit Lichtwellenleitern (LWL) realisieren. Glasfaser- Lichtwellenleiter werden für lange Strecken verwendet. Mit dem FastConnect-System lassen sich sowohl Kupferkabel als auch Glas-LWL selber konfektionieren. Für kurze Entfernungen sind Plastik- Lichtwellenleiter wie Polymer Optic Fiber (POF) oder plastikumhüllte Glasfasern wie Polymer Cladded Fiber (PCF) eine 20

21 Netzwerk-Installation einfache, ebenfalls selbstkonfektionierbare Alternative. Für PROFINET stehen Industrial Ethernet Switches und Medienkonverter sowie dezentrale Feldgeräte mit integrierten POF / PCF-Schnittstellen zur Verfügung. Stern Kennzeichen der Sternstruktur ist ein zentraler Switch mit Einzelverbindungen zu allen Endgeräten des Netzes. Anwendungen für sternförmige Netzstrukturen sind Bereiche mit hoher Gerätedichte bei geringen Längenausdehnungen bei spiels weise kleine Fertigungszellen oder eine einzelne Produktionsmaschine. Baum Die Baumstruktur entsteht aus der Verbindung mehrerer Sterne zu einem Netzwerk gegebenenfalls unter Mischung von LWL- und Twisted Pair-Verkabelung. Sie findet Anwendung bei der Gliederung komplexer Anlagen in Teilanlagen. Linie Realisiert werden kann die Linienstruktur durch einen Switch in der Nähe des anzuschließenden Endgeräts oder durch einen Switch, der in das Endgerät integriert ist. Die Linienstruktur wird bevorzugt in Anlagen mit weitläufiger Struktur angewendet beispielsweise Fördersysteme und zur Verbindung von Fertigungszellen. Ring Schließt man die Enden einer Linie durch eine zusätzliche Verbindung, ergibt sich eine Ringstruktur. Diese wird in Anlagen mit erhöhten Verfügbarkeitsanforderungen eingesetzt, um vor Leitungsbruch oder dem Ausfall einer Netzkomponente zu schützen. Ermöglicht wird diese Medienredundanz durch die Implementierung des Media Redundancy Protocol (MRP) in Controllern, Devices sowie Netzkomponenten und garantiert Rekonfigurationszeiten von 200 ms. Drahtlose Kommunikation Neben den genannten Netz-Topologien unterstützt PROFINET auch die drahtlose Kommunikation mit Industrial Wireless LAN (IWLAN). So lassen sich Techniken, die von Natur aus unter Verschleiß leiden, er setzen beispielsweise Schleifleiter. Zu dem können fahrerlose Transportsysteme oder mobile Bedien- bzw. Wartungs geräte eingesetzt werden. Wei tere Vorteile dieser innovativen Technologie: deutlich mehr Mobilität und Flexibilität in der Produktion. Die IWLAN-Produkte SCALANCE W basieren auf den gängigen WLAN-Standards (IEEE ). Sie zeichnen sich aus durch ihre robuste Aufbautechnik (IP30 oder IP65) und die Integration in STEP 7 (PROFINET Diagnose). Zudem bieten sie zahlreiche Industrie- Features (ifeatures), um den Anforderungen der industriellen Kommunikation gerecht zu werden und deterministische PROFINET Kommunikation auch drahtlos zu ermöglichen. ipcf und ipcf-mc Das ifeature ipcf (industrial Point Coordination Function) ermöglicht den Einsatz von IWLAN auch für deterministische PROFINET IO-Kommunikation mit vielen Teilnehmern und sehr schnellen Aktualisierungszeiten (16 ms). Zudem wird dadurch das sogenannte Rapid Roaming (RR) möglich, welches für eine unterbrechungsfreie Kommunikation auch beim Wechsel der Funkzelle (Roaming) sorgt. ipcf-mc ermöglicht PROFINET IO-Kommunikation auch auf nicht vordefinierten Strecken und ist für Mobile Panel-Applikationen geeignet. PROFIsafe Funktionalität (insbesondere Not-Aus) wird über IWLAN und ipcf-mc überall im Raum drahtlos zur Verfügung gestellt. RCoax Cable Das RCoax Cable ist ein Leckwellenleiter, der in funktechnisch anspruchsvollen Umgebungen als Spezialantenne für die Access Points SCALANCE W fungiert. Der konstruktive Aufbau bewirkt, dass entlang dem RCoax Cable zuverlässig ein Funkfeld zur Verfügung steht. Somit sind die Leckwellenleiter hervorragend für den Einsatz in funktechnisch an spruchsvollen Umgebungen und in jeder Art von schienengeführten Fahrzeugen geeignet. 21

22 IT-Standards & Security Operations Level PC PC PC Web Server Ethernet MBits/s SCALANCE X Control Level SIMATIC S7-400 mit CP Adv MBits/s SIMATIC HMI 100 MBits/s SCALANCE XR324-12M Field Level PROFINET Industrial Ethernet SCALANCE S612 SCALANCE W747-1RR SCALANCE W784-1RR SIMATIC HMI SCALANCE XF208 SIMOTION D410 SINAMICS G120 ET 200pro SIMATIC ET 200M SIMATIC ET 200S Durchgängige Nutzung von IT-Standards und Security mit PROFINET 22 IT-Standards & Security Mit seiner Basis Industrial Ethernet bietet PROFINET neben einer skalierbaren Echtzeitkommunikation auch Standard- TCP / IP-Kommunikation nach IEEE ohne Abstriche. Dies ist die Grundlage für eine durchgängige horizontale und vertikale Vernetzung, ob kabelgebunden oder drahtlos. Richtungsweisende Funktionen und etablierte IT-Standards für Netzwerkmanagement, -diagnose, Web- Dienste, Security und die Anbindung überlagerter Gigabit-Netze werden von PROFINET so ohne Einschränkungen unterstützt. Netzwerk-Management Gegenüber Feldbussen bietet Ethernet in Verbindung mit TCP / IP und UDP / IP zusätzliche Möglichkeiten für das Netzwerk -Management. Die Aspekte Netzwerk infrastruktur, IP-Management, Netzwerk diagnose und Uhrzeitsynchronisation sind Bestandteile des integrierten Netzwerk-Managements. Mit ihm werden Administration und Verwaltung von Ethernet vereinfacht durch den Einsatz von Standardprotokollen aus der IT-Welt.

23 IT-Standards & Security Diagnose-Management Die Zuverlässigkeit des Netzbetriebs hat oberste Priorität im Netzwerk- Manage ment. Für die Wartung und Überwachung der Netzkomponenten und ihrer Funktio nen hat sich in bestehenden Netzen das Simple Network Management Protocol (SNMP) als De-facto-Standard durch ge setzt. SNMP sieht sowohl lesende (Über wachung, Diagnose) als auch schrei ben de Zugriffe (Administration) auf Geräte vor. Web-Dienste Auf PROFINET Geräte kann auch via Web- Clients plattformunabhängig und mit standardisierten Tools wie den Browsern Netscape, MS Internet Explorer, Opera oder Firefox zugegriffen werden. Dies geschieht auf Basis von Standardpro tokollen und -sprachen aus dem Internet- Bereich beispielsweise HTTP, XML, HTML. Die Webserverintegration ermöglicht einen einfachen und ortsun abhängigen Zugriff auf Diagnosedaten der Baugruppen und unterstützt komfortabel vor allem bei Test, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung. Zudem können die Standardwebseiten um anwendungsspezifische Seiten ergänzt werden. matisierungsebenen sowie die direkte Verbindung mit Büronetzwerken und zum Internet. Daraus ergeben sich vielfältige Vorteile und Möglichkeiten. Allerdings bedeutet dies auch, dass Produktionsnetzwerke den gleichen Gefährdungen ausgesetzt sind wie Büronetzwerke interne Fehlzugriffe oder externe Angriffe. Bereits ein kurzzeitiger Ausfall oder eine kleine Störung kann die Fertigung zum Stillstand bringen und massiven Schaden verursachen. Die Automatisierungstechnik benötigt daher ein Security-Konzept, das Produktionsnetze und Automatisierungskom ponenten zuverlässig schützt und dabei perfekt auf die besonderen Bedürf nisse zugeschnitten ist. Die PROFINET Security Guideline der PROFIBUS & PROFINET International ( beleuchtet An forderungen und Lösungskonzepte für Daten- und Zu griffsschutz im industriellen Umfeld. Diese Konzepte be inhalten: Zugriffsschutz auf Automatisierungszellen (Zellenschutzkonzept) Schutz vor Spionage und Manipulation Sichere Fernzugriffe über unsichere Netze Diese Sicherheitsziele können durch Einsatz von PROFINET Security-Komponen- Industrial Security Der Einzug von Ethernet-Netzwerken bis in den Feldbereich ermöglicht eine durchgängige Vernetzung aller Autoten wie SCALANCE S erreicht werden. Industrial Security erfüllt auch alle Anforderungen der IEEE i bezüglich drahtloser Kommunikation. Aus diesem Grund lassen sich diese Komponenten überall einsetzen, wo hohe Security-Anforderungen bestehen. Dies gilt sowohl für die Standard- als auch die fehlersichere Kommunikation via PROFIsafe Profil. Gigabit-Netzwerke Während im Field Level kurze Reaktionszeiten und kleine Datentelegramme im Vordergrund stehen, steigt im Control Level und in übergeordneten Netzwerkebenen ständig der Bedarf an hohem Da ten durchsatz aufgrund der stark wachsenden Teilnehmerzahl und datenintensiveren Systeme, wie zum Beispiel HMI, SCADA, VISION-Systeme. Als Konsequenz hieraus und dem zunehmenden Zusammen wachsen des Operations Level mit der Automatisierungswelt müssen Gigabit-Netzwerke aus dem Operations Level direkt und transparent an den Field Level angebunden werden. Neben der gigabit fähigen Netzwerkinfrastruktur stehen auch gigabitfähige Systemanschlüsse für PC oder SIMATIC S7-300 / 400 zur Verfügung, um überlagerte Gigabit- Netzwerke an PROFINET anzuschließen. 23