PROFInet - Der Einzug von Ethernet in die Prozeßleittechnik

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1 PROFInet Der Einzug von Ethernet in die Prozeßleittechnik Christian Diedrich ifak Magdeburg Institut für Automatisierungstechnik Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Basiert auf einer Präsentation der PNO 2002

2 Technologieentwicklung und Funktionalitätszuwachs Funktionalität Komponententechnologie in der Automatisierungs technik Digitale Geräte Tool- Integration Funktionsverteilung Geräteunabhängige Funktionalität Analoge Geräte Mechn. fkt. Transistor Processor Industriellel Kommunikation Datenmodellierung Objekttechnologie Technologieschritte

3 Die Trends der Automatisierungs-Technik Trend I: Steuerungsplattformen PLC PLC PLC PC 1990 PC Intelligente Feldgeräte Trend II: Automatisierungsstrukturen zentral früher dezentral heute verteilt morgen

4 Die Trends der Automatisierungs-Technik Trend III: IT-Technologien und Automatisierung wachsen enger zusammen ERP! Durchgängige Kommunikation für vertikale Integration! Datenzugriff von der Unternehmensleitebene (ERP) bis in die Feldebene Ethernet Automati- sierungs- System Feldebene Trend IV: Verwendung offener Standards in der Automatisierung Interfaces! Feldbus PROFIBUS! Ethernet TCP/IP, UDP! OPC, XML, COM/DCOM, ActiveX! Objektorientierung! MS Office Anwendungen Die Mega-Trends sind Basis für PROFInet

5 Systemarchitektur Betriebsleitebene (MES) Ethernet/TCP/IP, WAN Prozeßleit- und Engineeringebene Ethernet/TCP/IP Steuerungsebene Feldbus 4..20mA Produktionsprozeß

6 Technologische Module werden zu PROFInet- Komponenten Technologisches Modul Objektmodell einer PROFInet-Komponente Mechanik Elektrik/Elektronik Logik/Software Pumpenstation Abbildung einer Reset PROFInet- Freigabe Komponente Läuft Beendet Eingeführt Freigabe Start Fehler Beispiele: Pumpenstationen, Analysatoren,...

7 Beispiel - Technologische Module einer Verpackungsmaschine

8 Ursachen für die Modularisierung Dekomposition zur Reduzierung der Komplexität Existenz logischer, in sich geschlossener Teilkomponenten Integration von externen Komponenten Erhöhung der Flexibilität durch Bausteinkasten Verbesserung der Produktionsorganisation durch parallele Modulfertigung

9 Engineeringschritte bei PROFInet Datenschnittstelle Engineeringschnittstelle Information Hersteller A Pumpstation Hersteller B Analysator PROFIBUS PROFIBUS PROFInet Komponente erzeugen Pumpstation Analysator Verschalten der Komponenten

10 PROFInet - Kommunikation Hersteller A Hersteller B Ethernet DCOM / COM TCP / UDP IP Ethernet Hersteller C Proxy PROFIBUS

11 Engineeringebenen herstellerunabhängig herstellerspezifisch Programmierung Konfiguration Parametrierung Hersteller B PROFInet Verschaltungseditor herstellerspezifisch Programmierung Konfiguration Parametrierung Hersteller A herstellerspezifisch Programmierung Konfiguration Parametrierung Hersteller C PROFIBUS PROFIBUS Feldbus X

12 Komponentenerstellung und -verschaltung Herstellerspezifische Programmier- und Konfigurations-Tools PROFInet Verschaltungseditor Hersteller A Componer Schnittstelle Hersteller B Componer Schnittstelle Hersteller C Componer Schnittstelle XML-Datei

13 Übertragung zu PROFInet-Geräten Laden der Verschaltungsinformationen

14 Integration von PROFIBUS-Segmenten in PROFInet Engineering, HMI Ethernet Automatisierungsgerät Automatisierungsgerät Proxy Intelligentes Feldgerät Feldbus X PROFIBUS Offenheit Engineering, HMI Feldgerät Antrieb Investitionsschutz

15 Architektur von PROFInet-Geräten Anwendung SPS, Feldgerät Anwendung, nicht enthalten User - Schnittstelle Beschreibungen, in Open -Source enthalten Betriebs - system System - Einbin - dung ACCO PROFINet Runtime Modell DCOM CO-RPC PDev LDev RT- AUTO Optimierte Kommu - nikation Projek - tierung Kern -Runtime -Software, in Open -Source enthalten Erweiterungen für optimierte Kommunikation TCP-IP / UDP Ethernet

16 Object Relations Engineering <-> Runtime Engineering System Runtime System Physical Device 1 Physical Device (=Hardware) ES-Device Logical Device * 1 Logical Device (=Software) ES-Auto * RT-Auto

17 Runtime Interfaces ICBAPhysicalDevice ICBABrowse Physical Device 1 * ICBALogicalDevice ICBABrowse ICBAState ICBATime ICBAGroupError ICBAExtendedError Logical Device 1 1 ICBAStateEvent ICBAGroupErrorEvent ICBAExtendedErrorEvent ICBARTAuto ICBABrowse * RT-Auto 1 ICBAAccoMgt ICBAAccoServer ICBAAccoCallback ICBAAccoSync ICBAGroupError ACCO ICBAGroupErrorEvent

18 Architecture of the ACCO Method Flow Data Flow RT- Auto Event Flow Data Flow ICBAAccoMgt QoS Event Consumer Data Consumer Consumer Configuration Data Base Data Provider Provider Event Provider ICBAAccoServer Communication DCOM Opti mized Local ACCO ICBAAccoCallback

19 Interfacing OPC PC OPC Client ProfiNet OPC Server ES-data (Tagfile) ACCO ACCO ACCO PROFInet Device PROFInet Device PROFInet Device

20 Goals of PROFInet Engineering > Consideration of the different engineering aspects like connections, parametrization, test and setting up, diagnosis, et. al. > Possibility for dynamic extension to allow cooperation of components of different manufacturers in one single engineering tool > Integration of existing (proprietary) programming- and engineering tools should be possible > Existing architectures like OLE for Process Control (OPC), Fieldbus Device Tool (FDT) have to be considered

21 Engineering example: creating a PROFInet component Engineering mechanics and electric Programming Configuration Programming of the module with the vendor specific tool Parametrization Defining a component using the vendor specific tool

22 Component description at a glance PROFInet Tool SW-Component XML description Component generator Vendor specific programming system " ES ES Master Master (root (root element element of of component) component) " Component Component ID ID " Object Object name name (e.g. (e.g. lifter) lifter) " ES ES Device Device (representation (representation of of hardware) hardware) " Ethernet Ethernet Facet Facet (storage (storage of of IP IP address) address) " Diagnostic Diagnostic Facet Facet (access (access to to runtime runtime data) data) " Download Download Facet Facet (handling (handling of of runtime runtime configuration) configuration) " ES ES Auto Auto (representation (representation of of software software function) function) " Device Device assignment assignment Facet Facet (responsibility (responsibility to to device) device) " Connection Connection Facet Facet (=component (=component interface) interface) " connectors connectors (1...n) (1...n) " name name (e.g. (e.g. start) start) " data data type type (e.g. (e.g. bool) bool) " direction direction (e.g. (e.g. input) input)

23 Engineering example: plant construction - mechanics Selection and installation of Hardware

24 Engineering example: plant construction Importing components Import using XML descriptions A B

25 Engineering example: plant construction - instantiation A

26 Engineering example: plant construction - connections

27 Engineering example: plant construction network view

28 Engineering example: plant construction download of connections

29 Engineering example: plant construction diagnose and setup

30 Engineering facets > Goal: PROFInet object model should be extensible > Definition: A facet ist a SW component that realizes a specific functionality of the engineering object = e.g: The connection facet is responsible for the connections from one component to another. The connections are sent to the devices using the download facet. > There are PROFInet standard facets = e.g. connection facet or download facet > There are manufacturer specific facets, implemented by the manufacturer of the component = E.g. diagnosis facet to deal with the device specific diagnosis information, that cannot be covered by the PROFInet specification.

31 PROFInet-Umfang Kommunikation! offen! transparent! mit PROFIBUS! mit Ethernet! mit IT-Standards Engineering! anlagenweit! herstellerunabhängig PROFInet Verteilte Automation! objektbasiert! komponentenbasiert PROFInet definiert den Standard für den Datenaustausch zwischen intelligenten Geräten von verschiedenen Herstellern an Ethernet und PROFIBUS durch Parametrierung

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