PROFINET IO und I-Device

Transkript

1 Einführung Die direkte Kopplung z. B. von SIMATIC und SIMOTION über PROFINET war bis SIMOTION 4.0 nur mittels TCP oder UDP bzw. zusätzlicher Hardware (PN/PN-Coupler, SIMATIC-CP) möglich. Ab SIMOTION V wurde für PROFINET IO die von PROFIBUS bekannte direkte Kopplung der Steuerungen realisiert. Über PROFIBUS kann z. B. die SIMOTION als I- Slave an die SIMATIC CPU angebunden werden. Eine vergleichbare Funktion steht auch für PROFINET IO unter der Bezeichnung I-Device zur Verfügung. Damit ist der Datenaustausch zwischen den Steuerungen über E/A-Bereiche möglich. Dadurch wird die für TCP oder UDP notwendige Programmierung der Kommunikation durch Projektierung und Systemfunktionalität ersetzt. Weiterhin entfallen die Kosten für bisher eingesetzten Hardware- Lösungen (PN/PN-Coupler, SIMATIC-CP). Die Funktionalität "I Device" (Intelligentes IO Device) einer Steuerung erlaubt es, Daten mit einem IO Controller auszutauschen. Das I Device ist hierbei als IO-Device an einem überlagerten IO Controller angebunden. Mit der Funktionalität I-Device kann in beide Richtungen (bidirektional) über E/A-Bereiche kommuniziert werden. Außerdem bietet diese Funktionalität die Möglichkeit beide Steuerungen in getrennten Projekten zu bearbeiten. Ein SIMOTION-Gerät als I-Device kann z. B. zum Datenaustausch zu einer SIMATIC-Station verwendet werden. Darüber hinaus kann beispielsweise ein SIMOTION-Gerät als I-Device auch als Anleger einer modularen Maschine verwendet werden. Siehe dazu Funktionsbeschreibung Motion Control Basisfunktionen für modulare Maschinen. Weiterhin kann ein SIMOTION-Gerät als I-Device auch für einen verteilten Gleichlauf über Projektgrenzen hinweg eingesetzt werden, siehe dazu Funktionshandbuch Motion Control Technologieobjekte Gleichlauf, Kurvenscheibe. Hinweis Ein I-Device kann erst ab SIMOTION V angelegt werden. Eigenschaften eines I-Devices Ein I-Device kann neben der Rolle eines IO-Devices an einem überlagerten IO-Controller gleichzeitig auch ein eigenes lokales PROFINET IO-System aufspannen mit eigenen, lokalen IO-Devices, somit selbst auch ein IO-Controller sein. Beide Funktionen werden über ein und dieselbe PROFINET-Schnittstelle des Gerätes realisiert. Das I-Device steht bei SIMOTION für PROFINET IO mit RT und mit IRT Hohe Performance zur Verfügung. Für die Kombinationsmöglichkeit der Funktionen gibt es folgende Randbedingung:

2 Tabelle 1 Funktion der SIMOTION Kombinationsmöglichkeiten RT und IRT I-Device bei SIMOTION Welche zusätzlichen Funktionen sind noch möglich RT I-Device RT-Controller IRT I-Device IRT-Controller RT I-Device X - X RT-Controller X - X* X* IRT I-Device - X - - IRT-Controller X X - *entweder IRT I-Device oder IRT-Controller Die PROFINET-Schnittstelle eines I-Devices benötigt wie jedes andere IO-Device zum Betrieb Parametrierdaten. Bei einem IO-Device werden diese generell über den zugehörigen IO- Controller in Form von Parametrierdatensätzen geladen. Bei einem I-Device stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung. Das Interface und die Ports der PROFINET-Schnittstelle eines I-Devices können entweder vom überlagerten IO-Controller oder lokal durch das I-Device selbst parametriert werden. Dies kann in der Konfiguration des I-Devices ausgewählt werden. Der überlagerte IO-Controller muss die PROFINET-Schnittstelle des I-Devices nicht parametrieren. Diese Möglichkeit ist zu verwenden, wenn das I-Device als RT I-Device betrieben werden soll. Die gleiche Schnittstelle kann dann zusätzlich noch als RT-Controller oder IRT-Controller betrieben werden. Der überlagerte IO-Controller lädt die Parametrierdatensätze für die PROFINET-Schnittstelle in das I-Device. Diese Möglichkeit ist zu verwenden, wenn das I-Device als IRT I-Device betrieben werden soll. Die gleiche Schnittstelle kann dann zusätzlich nur noch als RT-Controller betrieben werden (IRT- Controller nur auf zweiter PROFINET-Schnittstelle möglich). Wenn das I-Device mit IRT betrieben wird, dann muss der Sendetakt des I-Devices gleich dem Sendetakt der Sync-Domain des PROFINET IO-Systems des überlagerten IO-Controllers eingestellt werden. Wenn das I-Device mit RT betrieben wird, dann muss die Aktualisierungszeit des I-Devices gleich oder um ein Vielfaches untersetzt zum Sendetakt der Sync-Domain des PROFINET IO-Systems des überlagerten IO-Controllers eingestellt werden. Folgende Sendetakte und Aktualisierungszeiten in den folgenden möglichen Kombinationen müssen, wie in der Tabelle unten angegeben, eingestellt werden. Sendetakte/Aktualisierungszeiten eines I-Devices Überlagerter IO-Controller und I-Device mit IRT, kein lokales PROFINET IO-System oder lokales PROFINET IO-System mit IO-Devices mit RT Sendetakt I-Device: muss gleich zum Sendetakt des überlagerten IO-Controllers sein. einzustellen am I-Device in Eigenschaften < PROFINET Interface> unter dem Reiter PROFINET in der Drop-Down Box Sendetakt

3 Überlagerter IO-Controller mit IRT und I-Device mit RT, lokales PROFINET IO-System mit IRT Aktualisierungszeit I-Device: muss ein ganzzahliges Vielfaches des Sendetaktes des überlagerten IO-Controllers und des Sendetaktes des IO-Controllers im I-Device sein einzustellen am I-Device-Stellvertreter in Eigenschaften <PROFINET Interface> im Reiter IO- Zyklus unter Aktualisierungszeit Überlagerter IO-Controller und I-Device mit RT, kein lokales PROFINET IO-System Aktualisierungszeit I-Device: Es können die für das I-Device möglichen Aktualisierungszeiten eingestellt werden einzustellen am I-Device-Stellvertreter in Eigenschaften <PROFINET Interface> im Reiter IO- Zyklus unter Aktualisierungszeit Überlagerter IO-Controller und I-Device mit RT, lokales PROFINET IO-System mit IRT: Aktualisierungszeit I-Device: muss größer oder gleich dem Sendetakt des IO-Controllers im I-Device sein. Dies bedeutet z. B., wenn auf der CPU des RT I-Device ein IRT-Controller mit 2 msec Sendetakt projektiert ist, dann gilt für den überlagerten Controller folgende Bedingung: Aktualisierungszeit des überlagerten Controllers für den Zugriff auf das I-Device >= Sendetakt auf der CPU des I- Devices. D. h. es sind die Aktualisierungszeiten 2, 4, 8,...ms möglich. einzustellen am I-Device-Stellvertreter in Eigenschaften <PROFNET Interface> im Reiter IO- Zyklus unter Aktualisierungszeit Das folgende Bild zeigt, wie ein I-Device an einem überlagerten IO-Controller projektiert werden kann. Der überlagerte IO-Controller spannt ein PROFINET IO-System auf, in dem sich das I-Device befindet. Das I-Device kann ein lokales PROFINET IO-System aufspannen. Jedes dieser PROFINET IO-Systeme kann einer eigenen Sync-Domain angehören. Das I-Device darf aber nur einer der möglichen Sync-Domains zugeteilt werden, da eine PROFINET-Schnittstelle nur genau einer Sync-Domain angehören kann.

4 Bild 1 Projektierung I-Device Vorgehen beim Projektieren Das I-Device selbst und der IO-Controller, an dem es betrieben werden soll, sollte in verschiedenen Projekten angelegt werden. Für das I-Device muss der I-Device Modus der PROFINET-Schnittstelle eingeschaltet werden. Weiterhin müssen die Ein- und Ausgangsbereiche im I-Device für den Datenaustausch mit dem überlagerten IO-Controller konfiguriert werden. Nach dem Anlegen und Projektieren eines I-Devices muss eine GSD-Datei für dessen I-Device- Stellvertreter erstellt und installiert werden. Der I-Device-Stellvertreter steht danach im Hardware Katalog unter Preconfigured Stations zur Verfügung. Im Anschluss muss der I-Device-Stellvertreter aus dem Hardware Katalog aus Preconfigured Stations in das PROFINET IO-System des überlagerten IO-Controllers eingefügt werden. Da ein I-Device-Stellvertreter nur über einen manuellen Vorgang im Hardware Katalog erzeugt werden kann, findet damit kein automatischer Abgleich zwischen dem Projekt mit dem I-Device und dem entsprechenden I-Device-Stellvertreter in der GSD-Datei statt. Folglich darf die Konfiguration des I-Devices nachträglich nicht mehr verändert werden. Wenn jedoch eine Änderung stattfindet, dann bedingt dies eine neue GSD-Datei, die wieder erzeugt und installiert werden muss. Wenn die Konfiguration eines bestimmten I-Devices mehrmals nachträglich geändert und mehrmals von diesem I-Device eine GSD-Datei erstellt und installiert wird, erscheint immer die neueste Version im Hardware Katalog unter Preconfigured Stations. Um das Erneuern der Version sicherzustellen, muss jedoch der beim Erstellen und Installieren der GSD-Datei verwendete Bezeichner für den I-Device-Stellvertreter identisch sein. Nur die Einbzw. Ausgangsadressen für den Datenaustausch dürfen im Projekt des überlagerten IO- Controllers geändert werden.

5 Da I-Devices an ihren überlagerten IO-Controller und die am PROFINET IO-System eines einzelnen I-Devices angeschlossenen IO-Devices über ein und dieselbe PROFINET- Schnittstelle angeschlossen werden, befinden sich alle die genannten Geräte auch in ein und demselben Ethernet-Subnetz. Dies hat zur Konsequenz, dass die Gerätenamen und IP- Adressen aller dieser Geräte voneinander verschieden bzw. die Subnetzmasken identisch sein müssen. Diesem Fakt ist dann besondere Aufmerksamkeit zu schenken, wenn sich der überlagerte IO-Controller und das I-Device in verschiedenen Projekten befinden. Denn HW Konfig kann die Konsistenz der Gerätenamen, IP-Adressen und Subnetzmasken über verschiedene Projekte hinweg nicht prüfen. Gerätename (NameOfStation) für I-Device Wie für alle IO-Devices an PROFINET IO muss auch für ein I-Device ein Gerätenamen in der Projektierung festgelegt werden. Der Gerätename (NameOfStation) für das I-Device wird in den Eigenschaften von dessen PROFINET-Schnittstelle eingestellt und ist damit identisch mit dem Gerätenamen des IO-Controllers im I-Device. Dieser eingestellte Name wird beim Erstellen und Installieren der GSD-Datei für den I-Device-Stellvertreter mit in die GSD-Datei geschrieben. Beim Einfügen des I-Device Stellvertreters in das PROFINET IO-System des übergeordneten IO-Controllers wird der in der GSD-Datei vorbelegte Gerätename in die Konfiguration übernommen. Der Gerätename wird nicht übernommen, wenn Sie die GSD-Datei in dasselbe Projekt an einem anderen IO-Controller einfügen. Dies ist häufig der Fall bei Anbindungen einer SIMOTION Steuerung an eine SIMATIC CPU. In diesem Fall wird der Gerätename automatisch vom Engineering-System manipuliert (Gerätename"-1") und muss manuell auf den ursprünglichen Gerätenamen angepasst werden. Die aufgeblendete Meldung 13:5144 "Es ist bereits " muss bestätigt werden. Hinweis Es muss auf jeden Fall sichergestellt werden, dass der Gerätename in der Konfiguration des überlagerten IO-Controllersidentisch zum Gerätenamen ist, der für das I-Device festgelegt ist. Folglich darf der Gerätenamen nach dem Hinzufügen in das PROFINET IO-System des überlagerten IO-Controllers nicht mehr geändert werden. Wenn die Gerätenamen unterschiedlich sind, kann der übergeordnete IO-Controller das betreffende I-Device nicht identifizieren und infolge dessen den zyklischen Austausch der Ein-/ Ausgangsdaten nicht starten. Anwendungsfälle Gerätenamen beim I-Device Da ein Gerätename innerhalb eines Ethernet-Subnetzes nicht zweimal vorkommen darf, wird beim Einfügen eines I-Device-Stellvertreters in das PROFINET IO-System seines überlagerten IO- Controllers der Gerätename geändert, wenn dieser schon vorhanden ist. Aus diesem Grund muss dafür gesorgt werden, dass der in der GSD-Datei vorbelegte Gerätenamen noch nicht verwendet wird. Ein I-Device-Stellvertreter kann mehrmals verwenden werden, wenn mehrere SIMOTION- Steuerungen mit der identischen Konfiguration an einem überlagerten IO-Controller angebunden

6 werden sollen. Sie müssen nur sicherstellen, dass jede SIMOTION-Steuerung einen eindeutigen Gerätenamen hat. Siehe auch I-Device anlegen I-Device-Stellvertreter am überlagerten IO-Controller einfügen Projektierungsbeispiel SIMOTION D435 und SINAMICS S120 über PROFINET I-Device