AUL06 EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen

Transkript

1 AUL06 EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen Automation University Special 2015 Frank Schirra Solution Architect IA Marco Faré Commercial Engineer IA PUBLIC CO900H

2 Agenda 1. Was ist EtherNet/IP? 2. Funktionsweise EtherNet/IP 3. Geräte und Applikationsbeispiele 4. Workshop Inhalt PUBLIC 2

3 Was ist EtherNet/IP EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen PUBLIC 3

4 Was ist EtherNet/IP? EtherNet/IP kommuniziert über das CIP (Common Industrial Protocol) Protokoll. Standard IEEE und TCP/IP Protokoll-Suite. EtherNet/IP benutzt die Standard Ethernet und TCP/IP Technologie und ist somit kompatibel mit anderen Anwendungen und Protokollen. EtherNet/IP und CIP werden durch die Open DeviceNet vendors Association ODVA gemanaged (Ein offener Standard). CIP wurde entwickelt, um verschiedene Automatisierungsfunktionen über ein Netzwerk zu steuern. Steuerung Ein- und Ausgänge Sicherheitsfunktionen Synchronisation & Motion Informationen Konfiguration & Diagnose Energiemanagment PUBLIC 4

5 Was ist Standard Ethernet? Application Layer FTP SMTP HTTP Application VOIP Layer DNS SNMP Application Layer TCP UDP Transport Layer TCP/IP Suite IP Network Layer IEEE CSMA / CD Physical Layer Data Link Layer Physical Layer PUBLIC 5

6 Was ist EtherNet/IP? Application Layer FTP SMTP HTTP VOIP DNS SNMP CIP Application Layer TCP UDP Transport Layer TCP/IP Suite IP Network Layer IEEE CSMA / CD Physical Layer Data Link Layer Physical Layer PUBLIC 6

7 EtherNet/IP CIP Datenverkehr Standard Ethernet Standard IETF TCP/IP Suite FTP HTTP OPC CIP SNMP BOOTP DHCP Application Layer Protocol - Common Industrial Protocol (CIP) TCP UDP EtherNet/IP = Ethernet + IP + CIP TCP oder UDP Protokoll auf dem Transport Layer OSPF Information Traffic ARP ICMP IP IGMP Control Traffic RARP Unicast oder Multicast Kommunikation auf dem Network Layer IEEE Ethernet EtherNet/IP (CIP Kommunikation) legt fest, wie Pakete über Standard Ethernet und TCP/IP Technologie transportiert werden. PUBLIC 8

8 Funktionsweise EtherNet/IP EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen PUBLIC 9

9 Definition Real Time Der Begriff Echtzeit legt lediglich fest, dass ein System auf ein Ereignis innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens reagieren muss. Der Begriff sagt nichts über die Geschwindigkeit oder Verarbeitungsleistung eines Systems aus. In der Umgangssprache wird dies fälschlicherweise jedoch oft so verwendet, anstelle der zutreffenderen Begriffe verzögerungsarm oder verzugsarm. Zur Beschreibung einer Steuerungs- und Regelungsaufgabe reicht es aber nicht aus, nur Echtzeit zu fordern. Die Anforderungen sind erst vollständig definiert, wenn außerdem die Zeit angegeben wird, in der das System mit Sicherheit reagiert haben muss. Je nach Art der Anwendung kann sich diese Reaktionszeit innerhalb eines weiten Bereichs bewegen... Quelle: PUBLIC 10

10 Anforderungen an das heutige Netzwerk 100 Mbps Fast Ethernet 1Gbps Gigabit Ethernet Bietet genügend Geschwindigkeit und Bandbreite Switch-Technologie Switches sorgen für Punkt-zu-Punkt Verbindungen zwischen den Geräten Full-Duplex 100/1000 Mbit/s, keine Kollisionen QoS Nachrichten können priorisiert werden Zeitsynchronisationsdienst (IEEE-1588) Zeitsynchronisationsdienst erlaubt die Synchronisation verteilter Uhren in einem Netzwerk mit hoher Genauigkeit (+/- 100 ns) Industrietauglichkeit Ethernet ist seit vielen Jahren im Industrieeinsatz PUBLIC 11

11 Die Technologie CIP (Common Industrial Protocol) Zeitsynchronisierung auf der IEEE 1588 Technologie +-100ns Genauigkeit Motion- Kommunikationsprofil für EtherNet/IP Unterstützung für Servoverstärker und Frequenzumrichter Sichere Datenübertragung (nach Safety Integrity Level SIL3 IEC 61508) über Standard Ethernet Kein zusätzliches Infrastruktur/Netzwerkumgebung nötig PUBLIC 12

12 Die Funktionsweise CIP-Sync/CIP-Motion CIP Motion koordiniert Geräte so, wie auch wir Meetings oder Veranstaltungen koordinieren. ipad Verlosung! Cafeteria 16:30 Uhr Alle Teilnehmer (Geräte) haben eine Uhr mit einem absoluten Zeitverständnis. Ein Ziel (Position) wird für die Veranstaltung vereinbart. Eine genaue Zeit (Zeitstempel) wird festgelegt, zu der die Veranstaltung stattfinden soll. Eine Nachricht wir zu jedem Teilnehmer (Gerät) verschickt, mit dem vorgegebenen Ziel und der definierten Zeit. Nicht alle Nachrichten kommen bei den Teilnehmern zur gleichen Zeit an. PUBLIC

13 Die Funktionsweise CIP-Sync/CIP-Motion.aber alle Teilnehmer treffen zur richtigen Zeit am richtigen Ziel (Position) ein! Cafeteria ipad Verlosung 16:30Uhr PUBLIC

14 Wie wird CIP-Sync konfiguriert? PUBLIC 15

15 CIP-Safety Architektur Safety-Steuerung Switch Steuerung Ein- Ausgänge FU Servoantrieb PUBLIC 16

16 Zusammenfassung EtherNet/IP benutzt die Standard Ethernet und TCP/IP Technologie und ist somit kompatibel mit anderen Anwendungen und Protokollen EtherNet/IP ist ein offener Standard Verschiedene Automatisierungsaufgaben können über das gleiche Netzwerk gesteuert werden CIP-Motion, CIP-Sync CIP-Safety benötigt keine spezielle Infrastruktur/Netzwerkumgebung CIP-Motion, CIP-Sync CIP-Safety sind einfach zu konfigurieren Es ist kein Nachrichtendeterminismus auf dem Übertragungsmedium gegeben, aber die Applikation bleibt deterministisch CIP-Motion erreicht das Real Time Verhalten der Applikation durch: IEEE 1588 (CIP Sync), Full-Duplex PUBLIC 17

17 Geräte und Applikationsbeispiele EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen PUBLIC

18 Geräte die CIP Sync/ Motion unterstützen PUBLIC ControlLogix Controllers 1756-L6x and L7x Also in redundant systems (V19 or higher) 5370 CompactLogix controllers L1, L2 and L3 ControlLogix Ethernet Scanners 1756-EN2T/ EN3T(R) Transparent/ Boundary Clock Mode Capabilities Sequence of Event CLX I/O 1756-IB/IH16ISOE High Performance IO modules 1756-IB16IF, OB16IEF ArmorBlock Distributed I/O 1732E-IB16SOEM12D Transparent Clock Mode Capabilities Stratix 8000 / 5700 / 5400 Ethernet Switch Transparent/ Boundary Clock Mode Capabilities EtherNet/IP Tap 1783-ETAP Transparent Clock Mode Capabilities Kinetix 6500 / 5500 / 5700 / 350 Drive Transparent Clock Mode Capabilities PowerFlex 527,

19 Was ist Peer-to-Peer I/O Control? Peer-to-Peer I/O Control ist eine Ausgangsaktion basierend auf Eingangsdaten. Unabhängig von dem Controller Task. Und so funktioniert es: 1. Das Eingangsmodul ist als produce konfiguriert 2. Das Ausgangsmodul baut eine direkte Verbindung zu dem Eingangsmodul auf 3. Das Ausgangsmodul beobachten die Daten die das Eingangsmodul produziert 4. Das Ausgangsmodul steuern die Ausgänge an, sobald diese angefordert werden Configuration Input Module produces data Controller Info Configuration Output Copyright 2013 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 22

20 ControlLogix High Performance I/O Module Schnelle Eingangs- und Ausgangsmodule mit erweiterter Funktionalität Eingänge: Erkennung von Eingangstransitionen in weniger als 25 µs Pro-Punkt-CIP-Synchronisations-Zeitstempelfunktion mit einer Genauigkeit von ± 4 µs Abstimmung von Eingangsmustern für mehr Flexibilität in der Auslösung von Ereignis-Tasks Erfassung von Eingangsimpulsen von nur 10 µs Ausgänge: Reaktion auf Systemtransitionsbefehle in weniger als 25 µs Konfigurierbare Zeiträume für das Fehlermodus-Ausgangsverhalten Integrierte Pro-Punkt-Pulsweitenmodulation Schnelle Zähler Acht Zähler mit 40 khz als ökonomische Lösung für Anwendungen, die mehrere Zähler erfordern Rückgabe von gesammelten Zählungen, durchschnittlicher und unverzögerter Frequenz und Impulsdauer Acht isolierte Eingänge für die Mehrzweckverwendung oder für Zählersteuerungsfunktionen Zwei Ausgabefenster, die auf Frequenz oder Pulse definiert werden können 1756-OB16IEF 1756-LSC8xIB8I 1756-IB16IF 1756-OB16IEFS Copyright 2013 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 23

21 Beispiele Peer-to-Peer I/O Control Peer control ermöglicht mit einer 1756-OB16IEF, dass Aktionen innerhalb von 50µSek angesteuert werden, wenn die Eingangsbedingungen erfüllt sind Max # of Pulses Per Cycle Limit Glue PUBLIC Ausgänge Ereignisgesteuert ansteuern (Event Based Task) Einzelne Eingänge oder Kombinationen verwenden. * * * S * S * * S * S S * Einfache Durchfluss Regelung mit Magnetventilen S S S Variable Pulse train to Heating Element from PID Calculation Temp Feedback to Analog Input Apply Glue Now Sensor Klebepistole Heated Vessel Schnelle Pulse-Pause Temperatur Regelung 24

22 Workshop Inhalt EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen PUBLIC 25

23 Workshop Agenda PUBLIC 26

24 Workshop Hinweis LabFiles AUL06 3 Stationen sind miteinander verbunden IP-Adresse der Stationen Stationsnummer.xxx FactoryTalk View SE - Alarm & Events (Waiting for Alarm Events ) werden in dieser Demo nicht angezeigt. Workshop 2 Use Unicast Connection over EtherNet/IP immer deaktivieren! PUBLIC 27

25 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Alle Dokumente stehen Ihnen nach der Veranstaltung als Download zur Verfügung. PUBLIC CO900H