Automation and Drives PROFINET. der offene Standard für f r die verteilte Automatisierung auf der Basis von Industrial Ethernet
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- Willi Brandt
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1 der offene Standard für f r die verteilte Automatisierung auf der Basis von Industrial Ethernet Christof Kreienmeier, Siemens Automation & Drives, Düsseldorf
2 Was ist? ist der offene Ethernet Standard für die Automatisierung basiert auf Industrial Ethernet nutzt TCP/IP und IT-Standards ist Automation mit -Ethernet ermöglicht nahtlose Integration von Feldbus-Systemen PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 2
3 Der Nutzen durch Flexibilität durch Nutzung von Ethernet und bewährten IT-Standards Einsparung bei Engineering und Inbetriebnahme durch Modularisierung Investitionsschutz für PROFIBUS- Geräte und Applikationen Schneller als heutige Spezial-Busse im Bereich PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 3
4 Warum Ethernet im industriellen Umfeld? Eine einheitliche Netzwerkstruktur Reduzierung von Schnittstellen Anlagenweites Engineering Durchgängigkeit bis in die Feldebene Die Vorteile der IT-Technologie in der Produktion nutzen Remote Access Web-Services Softwareupdates Verbesserungen gegenüber heutigen Systemen Hohe Performance Unbegrenzte Mengengerüste Einfaches Handling PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 4
5 Eine starke Gemeinschaft in PROFIBUS International (PNO) Distributed IO Connection technology PROFIsafe PROFIdrive Core Team Network management certification Web integration Device description 70 Mitarbeitern aus 50 Firmen erarbeiten in 10 Arbeitskreise den Standard PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 5
6 Die Bestandteile von Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 6
7 Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 7
8 Industrial Ethernet - Topologien verwendet switched Ethernet Alle Topologien möglich Ringstruktur garantiert erhöhte Verfügbarkeit Linienstruktur minimiert den Verkabelungsaufwand Ring Linie Baum Stern Nutzen: Optimierte Netzwerkstrukturen für jeden Anwendungsfall PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 8
9 Verbindungs- und Anschlusstechnik Automation and Drives Übertragungstechnik Kupfer nach Leitungen Twisted Pair nach IEC 11801/61156 Hybrid Variante für Daten+Energie Stecker IP20 RJ45 Steckergesicht aus der Office-Welt Feldkonfektionierbar Stecker IP65 Steckergesicht kompatibel zur IP20-Variante Hybrid Variante für Daten+Energie M12 Rundstecker (4 polig) Feldkonfektionierbar Übertragungstechnik LWL nach IEC Glas-LWL nach IEC 60793, 60794, Kunststoff wird z.z. untersucht Push/ Pull- Stecker und Bajonet- Stecker PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 9
10 Aktive Netzkomponenten Umfangreiche Diagnosefunktionen zum Beispiel über -Dienste, SNMP, Web, STEP7 Optimale Unterstützung der dienste durch Priorisierung Tausch ohne PG (C-Plug integrierbar) Industrial Ethernet Switches optimal integriert PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 10
11 IT-Standards & Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 11
12 WEB-Integration für Diagnose und Service Ortsunabhängiger Zugriff auf Informationen aus der Automatisierungsebene unabhängig vom Engineering-Tool mit jedem handelsüblichen Browser von jeder beliebigen Stelle aus Ferndiagnose FAQs Download Dokumentation Prozess- Optimierung PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 12
13 Web-Integration Internet Daten in HTML-Seiten und über Applets spezifiziert den Inhalt und den Aufbau von WEB-Seiten und den Zugriff auf die Daten Basis sind standardisierte Geräte-Information wie z.b. Gerätename, Status, Statistik Zusätzliche herstellerspezifische Geräte-Informationen wie z.b. SIMATIC Diagnosepuffer ergänzen die Ansicht PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 13
14 Netzwerk-Management Das Netzwerkmanagement umfasst alle Funktionen zur Konfiguration und Diagnose des Netzwerkes nutzt etablierte IT Standards wie DHCP und SNMP Wo IT-Standards für das industrielle Umfeld keine Lösungen bieten, spezifiziert zusätzliche Mechanismen PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 14
15 innerhalb der Anlage und von außen Automation and Drives Schutz vor Fehladressierungen Unberechtigten Zugriffen Spionage Manipulation -Lösung ist skalierbar und rückwirkungsfrei anwendbar ohne spezielles Expertenwissen Verwendung bewährter und zertifizierter -Standards Anlagen-Schutz vor Fehlbedienung, Manipulation und Spionage basierend auf -Standards PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 15
16 Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 16
17 Integrierte Sicherheitstechnik PROFIsafe als Anwendungsprofil ist unabhängig vom Busmedium Technologie einsetzbar sowohl auf PROFIBUS als auch auf Ethernet Minimierte Verkabelung und geringere Modulvielfalt Sichere und Standard-Daten auf einer Leitung Sichere und Standard-Module mischbar in einer Station Sicherheitslogik lässt sich mit Standard-Tools programmieren Bis Sicherheitskategorie 4 nach EN SIL3 nach IEC/EN Nutzen: Eine Sicherheitstechnik in der gesamten Anlage reduziert Installationskosten und Ersatzteilhaltung PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 17
18 Feldbus Integration Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 18
19 Integration von PROFIBUS in Proxy PROFIBUS Transparente zwischen Ethernet und PROFIBUS Der Proxy ist Stellvertreter für die PROFIBUS-Geräte am Ethernet Der Proxy ist -Teilnehmer auf Ethernet und DP-Master am PROFIBUS Offenheit durch Einbindung bestehender Feldbusse Investitionsschutz für Gerätehersteller und Anwender PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 19
20 kommunikation Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 20
21 ist Automation mit -Ethernet Automation and Drives Real-time im Standard Mode (RT) Verwendung von Standard-Komponenten Leistungsklasse wie heutige Feldbussysteme (z.b. PROFIBUS) Typisches Anwendungsfeld ist die Factory Automation Real-time im isochronen Mode (IRT) Taktsynchrone Datenübertragung Zykluszeiten <1ms mit Jittergenauigkeit <1µs Typisches Anwendungsfeld ist Beide Modi können gleichzeitig verwendet werden PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 21
22 Leistungsmerkmale der n IRT RT TCP/IP 0,25...1,0 msec 10 msec 100 msec typ. Reaktionszeiten Geschwindigkeit und Jitter bestimmen die Qualität der Datenübertragung in einem Netzwerk t PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 22
23 Leistungsparameter IRT Zykluszeit 1 msec 250 µsec Jitter <1µsec <1µsec Anzahl Teilnehmer Gleichzeitig übertragbare TCP/IP-Daten 70 9 MByte/ sec MByte/ sec 35 6 MByte/ sec Hochperformante und paralleles TCP/IP PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 23
24 Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 24
25 Erweiterung des Produktsprektrums I/O ET200 mit Ethernet-Anschluss und - Bestehende E/A-Module ohne Änderung verwenden SPS-Anwenderprogramm mit bekannten Befehlen Geräte-Projektierung in gewohnter Sicht Ethernet PROFIBUS Ethernet Flexibler Einsatz von dezentralen n am PROFIBUS und Ethernet PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 25
26 Projektierung in STEP7 Gleiche Projektierungssicht bei PROFIBUS und STEP7 / HW-Konfig GSDML GSD + XML = GSDML Schneller Einstieg in durch Nutzung des bestehenden Anwender-Know Hows PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 26
27 Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz Motion Control PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 27
28 in -Anwendungen Internet Integration von dezentralen n Taktsynchrone für Applikationen TCP/IP für alle Engineering-, Diagnose und MES-Anbindung Ein Automatisierungsstandard für alle Aufgaben PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 28
29 Feldbus Integration - IT-Standards & Netzwerk- Installation Motion Control Verteilte Intelligenz PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 29
30 Was ist Component based Automation? Component based Automation ist ein Automatisierungskonzept für die Realisierung modularer Applikationen auf Basis des Standards Einfache Modularisierung von Anlagen und Produktionslinien durch verteilte Intelligenz Grafische Konfiguration der zwischen technologischen Modulen Maschine 1 ON STARTING Maschine 2 ON STARTING Maschine 3 ON STARTING Maschine 4 ON STARTING START READY START READY START READY START READY STOP RUNNING STOP RUNNING STOP RUNNING STOP RUNNING HELD Lifestate HELD Lifestate HELD Lifestate HELD Lifestate PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 30
31 Was ist Component based Automation? Eine -Komponente ist eine wiederverwendbare Funktionseinheit Kapselung der Automatisierungsfunktionalität in einem Softwareprogramm Eindeutige Komponenten-Interfaces für den Datenaustausch mit anderen Komponenten Komponente ExtemStop BOOL BOOL StartNext ExtemStart BOOL BOOL Running Cnt_In I4 BOOL Status I4 Cnt_Out UI1 Lifestate PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 31
32 Technologische Module Beispiel: Abfüller Automation and Drives Mechanik Abfüller ExtemStop BOOL ExtemStart BOOL Cnt_In I4 BOOL StartNext BOOL Running BOOL Status I4 Cnt_Out Steuerung UI1 Lifestate Funktion PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 32
33 Technologische Module Beispiel: Maschine Automation and Drives Maschine Maschine ON BOOL START BOOL STOP BOOL BOOL STARTING BOOL READY BOOL RUNNING BOLD HELD Mechanik UI1 Lifestate Steuerung Funktion PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 33
34 zwischen Modulen Automation and Drives Maschine 1 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT UI1 Lifestate Maschine 3 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT UI1 Lifestate Maschine 2 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT UI1 Lifestate standardisiert die Beschreibung von technologischen Modulen die implizite zwischen den Modulen projektieren statt programmieren PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 34
35 Komponentenerzeugung und Verschaltung mit STEP 7 und SIMATIC imap SIMATIC imap: projektieren durch grafisches Verschalten der Komponenten Maschine 1 Maschine 2 Function A ExtemStop BOOL BOOL StartNext ExtemStart BOOL BOOL Running Cnt I4 I4OCnt UI1 Lifestate Function A_1 ExtemStopBOOL BOOL StartNext ExtemStart BOOL BOOLRunning Cnt I4 I4OCnt UI1 Lifestate Function B ExtemStop BOOL BOOL StartNext ExtemStart BOOL BOOL Running Cnt I4 I4OCnt UI1 Lifestate STEP 7: Software-Komponenten erzeugen Maschine 1 Maschine 2 STEP 7: Geräte konfigurieren, Anwenderprogramme erstellen Funktion Maschine 1 Funktion Maschine 2 PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 35
36 Grafisches Engineering mit SIMATIC imap Automation and Drives Technologische Sicht Diagnose Komponenten Bibliothek projektieren statt programmieren PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 36
37 Grafisches Engineering mit SIMATIC imap Automation and Drives Netzwerk-Sicht Bussystem zuordnen Festlegen der Geräte-Adresse projektieren statt programmieren PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 37
38 CBA Beispiel Tabakindustrie Automation and Drives HMI Station WinCC OPC-Client Koordinator Ablauf und Übergeordnete Funktionen Ethernet IE/PB Link DP-M DP-M IE/PB Link DP-M IE/PB Link DP-M IE/PB Link CPU315-2DP DP-M CPU315-2DP DP-M CPU315-2DP DP-M BM147-2 BM147-2 BM147-2 BM147-2 Silo/Feeder Tunnel/Belt Add-back Pivot Belt Dryer Flavor DCCC PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 38
39 CBA Beispiel Tabakindustrie ET200X CPU Automation and Drives ET200X CPU mit Frequenzumrichtern PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 39
40 CBA Beispiel Tabakindustrie SIMATIC imap Plan Automation and Drives PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 40
41 1 Einlauf Schleuse CBA Beispiel Automobil Grundlack VW Halle 9: Übersicht Trocknung der lackierten Karosse in mehreren Stufen Durchlaufzeit je Karossen Minuten Temperatur im Trockner Grad Abstand der Karossen im Trockner ca. 10 cm Bandgeschwindigkeit ca. 3 m/min Taktzeit ca. 2 min Umluftaggrega t 2 Abluftventilato r Abluftreinigun g 3 1. Umlufteinheit Frischlufteinhe it 4 2. Umlufteinheit 5 Schleuse Automation and Drives Kühlaggregat Auslauf Schleus e Kühlzone 6 PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 41
42 CBA Beispiel Automobil Grundlack VW Halle 9: Topologie Automation and Drives Visualisierung Visualisierung Visualisierung Visualisierung PROFInet OPC-Server Variablen Ethernet IE/PB Link Link Modul 0 IE/PB Link Link Modul 0 IE/PB Link Link Modul 0 IE/PB Link Link Modul 0 IE/PB Link Link Modul 0 Profibus ET200S Modul 1 ET200S Modul n ET200S VBH ET200S Modul 1 ET200S Modul n ET200S KTL ET200S Modul 1 ET200S Modul n ET200S KTL- Trockner 1 ET200S Modul 1 ET200S Modul n ET200S KTL- Trockner 2 ET200S Modul 1 20xET200S 11xET200S 13xET200S 13xET200S 6xET200S ET200S Modul n ET200S KTL- Gleichrichter PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 42
43 CBA Beispiel Automobil Verteilte Automatisierung mit ET200S Automation and Drives Verteilte intelligente Einheiten IM 151 CPU (ET200S) PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 43
44 CBA Beispiel Automobil Technologische Einheit auf IM151 CPU ET200S I/O IM151 CPU PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 44
45 SIMATIC imap: Wiederverwendbare technologische Einheiten Automation and Drives Jeweils eine IM151 CPU PROFInet - der offene Standard für die Verteilte Automatisierung SIEMENS A&D Christof Kreienmeier, 45
46 The right solution for automation future
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