PROFINET. SIMATIC PCS 7 V9 Innovation Tour

Transkript

1 PROFINET SIMATIC PCS 7 V9 Innovation Tour

2 Grundlagen Industrial Ethernet Ethernet Verkabelung CAT5 / CAT6 Physik Kupferkabel oder Lichtwellenleiter Meistens 4-Adriges Kupferkabel Übertragung Full Duplex 100 MBit/s 100 MBit/s 100 MBit/s full duplex

3 Grundlagen Industrial Ethernet Ethernet damals Shared Network HUB HUB HUB I0I0I0III 0I0I00II 0I00I0III I0I0I0I0I II0I0I0I I0I0I0III I0I0I0III 0I0I00II 0I0I00II 0I00I0III 0I00I0III I0I0I0I0I I0I0I0I0I II0I0I0I II0I0I0I Hubs als Netzwerkverteiler Keine parallele Datenübertragung Medienkontrolle CSMA/CD

4 Grundlagen Industrial Ethernet Ethernet heute Switched Network I0I0I0III 0I0I00II 0I00I0III I0I0I0I0I II0I0I0I I0I0I0III 0I0I00II I0I0I0III 0I00I0III 0I0I00II I0I0I0I0I 0I00I0III II0I0I0I I0I0I0I0I II0I0I0I Switches als Netzwerkkomponenten Parallele Übertragung von Datenpaketen Medienkontrolle wir nicht benötigt

5 Grundlagen Profinet Geräte und Rollen Diagnose Status/Steuern Parametrierung Steuerung IO-Controller PG/PC Supervisor Feldgerät IO-Device Konfigurierung Peripheriesignale Alarme PROFINET IO-Device (analog zum Profibus Slave) PROFINET IO-Controller (analog zum Profibus Master) PROFINET IO-Supervisor

6 Grundlagen Profinet Warum überhaupt Profinet und nicht TCP/IP? Internet Factory Automation Motion Control RT IT-Dienste 100ms 250µs TCP/IP IRT TCP/IP ist nicht deterministisch TCP/IP ist zu langsam Profinet Realtime (RT) und Profinet Isochrones Realtime (IRT) und gleichzeitig normales TCP/IP über das gleich Kabel

7 Grundlagen Profinet Priorisierung von Echtzeitdaten durch VLAN Tag Real Time Daten PROFINET RT / IRT Zyklische IO Daten PN IO Daten Non Real Time Daten TCP / IP Kommunikation z.b. IP Kameras,... TCP/IP Daten 35% Queue- / Port-Auslastung Bandbreitenauslastung PN IO Daten Port 1 Queue 1 NRT NRT 60% NRT Daten Port 2 Port 4 NRT NRT PN IO NRT Daten Port 3 Queue 2 PN IO 1 s

8 Grundlagen Profinet Echtzeit und TCP/IP PROFINET PC Internet Explorer HTTP SNMP Socket TCP / UDP Real-Time RT IRT PROFINET Feldgeräte IP Ethernet PC SNMP/OPC Server Sensor System PROFINET PLC PROFINET bietet Standard-TCP/IP-Kommunikation nach IEEE und Echtzeit-Kommunikation

9 Grundlagen Profinet Profinet Gerätename Offlineprojektierung Jedes Gerät bekommt einen Gerätenamen (z. B. Pult2) 1 STEP 7 vergibt automatisch eine IP-Adresse IO-Controller Anlauf: IO-Controller weist dem Gerät IP-Adresse zu 3 2 Gerätename wird einer MAC-Adresse zugeordnet Online: Gerätename ins Gerät schreiben MAC Adr 1 MAC Adr 2

10 PROFIBUS-DP und PROFINET im Vergleich Funktionalität Datenkanal Daten pro Gerät Teilnehmeranzahl Kabellänge Adressierung Datenrate Topologie PROFIBUS-DP Einer zwischen Master und Slave 244 Byte Input/Output Maximal 125 Slaves pro Segment 100 m ohne Repeater (bei 12 Mbit/s) 200 m ohne Repeater (bei 1,5 Mbit/s) Manuelle DIP-Schalter oder via Telegramm Max. 12 Mbit/s (typisch 1,5 Mbit/s) Standard: Leitung Abschluss notwendig PROFINET Mehrere zwischen Controller und Gerät Byte Input/Output Maximal 250 Geräte pro PROFINET Controller. Unbegrenzte Anzahl an Geräten im Netzwerk Max. 100 m Kupfer bzw. mehrere km mit Glasfaser zwischen 2 Teilnehmern Automatisch über Controller oder manuell mittels Engineering-System (Gerätewechsel ohne Engineering-Station) 100 Mbit/s (Vollduplex) Flexible Topologien möglich: Leitung, Stern, Baum, Ring und Kombinationen möglich

11 Profinet/Ethernet ermöglicht flexible Netzwerkarchitekturen Stern Baum Linie Ring

12 PROFINET Höchste Verfügbarkeit nach Bedarf Symbol Beschreibung Mit SIMATIC PCS7 V8.2 Keine Systemredundanz Bis zu 250x Geräte mit einer einzigen PROFINET Schnittstelle 1 Elektrische Ring-Redundanz Mit Systemredundanz kombinierbar Max. 50x Geräte; Rekonfigurationszeit bis zu 200 ms Hinweis: Alle Geräte im Ring müssen MRP unterstützen PN Einzelkonfiguration mit Systemredundanz (S2) Bis zu 250x Geräte mit einer einzigen PROFINET Schnittstelle 1 Hinweis: Alle Geräte müssen S2 unterstützen CPU 410-5H Einzelgerät CPU 410-5H Einzelgerät CPU 410-5H, red. Einzelgerät (S2) Skalierbare Redundanz Keine zusätzliche HW nötig Höchste Verfügbarkeit Neu in SIMATIC PCS7 V9.0 Redundante PROFINET Konfiguration (R1) Bis zu 64x Geräte 2 mit»redundant«und»single«profinet Schnittstelle 1 Hinweis: Alle Geräte müssen R1 oder S2 mit Nutzung Y-Switch unterstützen Konfiguration im laufenden Betrieb (CiR) 1 Pro CPU410-5H PROFINET Schnittstelle; 2 Freigabe von bis zu 256 Geräten geplant Y-Switch CPU 410-5H, red. Red. Gerät (R1) Einzelgerät (S2) = + +

13 Was kann mittels CiR/H-CiR bei PROFINET geändert werden? CiR-Vorgang Device ohne CiR Device mit CiR IO-Device hinzufügen (z.b. ganze ET-Station) IO-Device entfernen (z.b. ganze ET-Station) Submodul hinzufügen (z.b. E/A-Karte) Submodul entfernen (z.b. E/A-Karte) Submodul umparametrieren (z.b. E/A-Karte) Schnittstellenparametrierung 1 umparametrieren (z.b. Scalance XC-Switche) 1) Unter Schnittstellenparametrierung ist Port-Geschwindigkeit, Port aktivieren/deaktivieren, Topologieparametrierung gemeint. SIOS:

14 PROFINET Switches Bestandsschutz bestehender Anlagen: Parallele Nutzung von Profibus und Profinet Betriebssystem/Batch/Route Control/Wartung Engineering-Stationen COMOS Station Industrial Ethernet Controller S7-410 (E) Ein CPU für alle Anwendung inkl. Safety PROFINET, redundant XC-200 PROFIBUS-DP ET 200M XF204-2BA Y-Switch ET 200SP HA ma/hart PROFINET, Fibre Optic ET 200iSP Integrierte Antriebe SIMOCODE SINAMICS XP-200 ET 200M MTA ma/hart ma/hart EX CFU PA PROFIBUS-PA

15 PROFINET Switches Empfohlene SCALANCE Switches SCALANCE XF204-2BA XF204-2BA DNA SCALANCE XC-200 SCALANCE XP-200 Installation Schaltschrank Schaltschrank Schaltschrankfreie Installation Schutzart IP20 IP20 IP65 ATEX Zone 2 Ja Ja Ja Schnittstelle Elektrisch/optisch mit BusAdapter Elektrisch/optisch/SFPs Elektrisch Anzahl an Ports 4 (2 BA) Max. 24, davon 2 GBit/s (SFP) Max. 16, innerhalb von 4 GBit/s Porttyp RJ45/FO abhängig vom Typ des BusAdapters (BA) Max. 24 RJ45 Max. 2 SFP SFPs Nein Ja Nein Verwendung von BusAdaptern (BA) Ja Nein Nein 8x M12 D-kodiert oder 12x M12 D-/4x M12 X-kodiert Temperaturbereich -40 C bis +70 C -40 C bis +70 C -40 C bis +70 C Schutzbeschichtung PCBs Ja Nein Ja, mit ECC Varianten Abmessungen (BxHxT [mm]) 100 x 117 x 74 60/120 x 147 x /280 x 200 x 49 XF204-2BA, XC-200 und XP-200 sind geplant

16 PROFINET Switches Y-Switch SCALANCE XF 204-2BA DNA Primäre Schnittstelle Zwei isolierte Ports zum Anschluss des Y-Switch am redundanten Netzwerk (R1), direkt oder über Schalter Sekundäre Schnittstelle Zwei geschaltete Ports zum Anschluss der S2-Geräte Unterstützt MRP Anpassbarer BusAdapter für jede Schnittstelle Y-Switch ist transparent Keine Konfiguration erforderlich Keine Mengenbeschränkung Installation bis in Ex-Zone 2-40 C bis +70 C Schutzbeschichtung NE21 konform DIN-Schienenmontage Geräte mit einer einzelnen PROFINET Schnittstelle, die S2 Systemredundanz unterstützen, mit einem PROFINET Netzwerk verbinden, während die Netzwerktrennung des redundanten Netzwerks aufrecht erhalten bleibt Hinweis: Der PROFINET Standard legt fest, dass in der Prozessautomatisierung genutzte Geräte S2 Systemredundanz unterstützen müssen (obligatorisch für die PROFINET Zertifizierung nach CC-B (PA))

17 PROFINET Flexible Architekturen gemäß Ihrer Anforderungen PROFINET Blueprints Skalierbar, von kostengünstig bis High-End Flexibilität High-End Mainstream Basis Redundantes Profinet R1 Systemredundanz S2 Hochskalierung der Konfiguration Ringe mit MRP Hochskalierung der Konfiguration Erheblich weniger Verkabelung Hochskalierung der Konfiguration SIOS: Gesteigerte Flexibilität (z. B. für Anlagenerweiterungen) Verfügbarkeit

18 PROFINET Konfiguration mit Medienredundanz (MRP) Local Periphery (Centralized) Remote Periphery (Decentralized) Central Control Room Terminal/Plant Bus (exemplary) PROFINET, electrical A Engineering Station Operation Station Security Module SCALANCE S Service Bridge (SB) XR-300 B CPU 410-5H CPU 410E Industrial Ethernet Field A CFU PA B A B SB SB XF204-2BA SB XC-200 A XP-200 MCC Room SIMOCODE SINAMICS ET 200SP ET 200M ET 200SP HA A B IE/PB-Link PN IO B ET 200SP HA PROFIBUS-DP XC-200 A CFU PA A Zugeordnet zu Controller A B Zugeordnet zu Controller B PROFINET, optical

19 Service Bridge für dedizierten temporären oder kontinuierlichen Zugang ES/OS Zeitlich begrenzter Zugang Service Bridge Plant Bus - Industrial Ethernet Further PN Networks Layer 2/Layer 3 S623 XC-200 Y-Switch MS CPU410-5H Fieldbus - PROFINET ET 200SP HA CFU PA Dauerhafter Zugang Service Bridge Layer 2/Layer 3 Further PN Networks SIOS: e.g. SINEMA Server Service Zugang zum Feldbus für Manuelle Adressierung und Namensvergabe der PROFINET Devices Scan der PROFINET Topologie mit STEP 7 Topologie Editor (z.b. Online/Offline Vergleich) Einsatz von Inbetriebnahme Tools (z.b. PRONETA) Erweiterte Netzwerk Diagnose (z.b. SINEMA Server) Funktionen der Service Bridge Standard XC-200 Switch konfiguriert als Service Bridge Einfache Installation mit Handbuch und vorbereiteter Konfigurationsdatei Layer 2 Zugang vom Anlagen zum Feldbus Aufrechterhaltung der Netzwerktrennung zwischen den redundanten Netzwerken Verbindung bis zu 23 PROFINET Netzwerken mit XC224 Security Mechanismen (z.b. MAC-Adress Filterung)

20 SIMATIC PCS 7 V9.0 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Volker Leib RC-DE PD PA DCS 6 Dynamostr Mannheim Mobil: [email protected] siemens.com/pcs7-v9