[ Pobierz całość w formacie PDF ]
PROFInet
Technologie i aplikacje
Opis systemu
Standard dla zastosowaƒ w automatyce
Peryferia
rozproszone
Integracja
systemów
polowych
Rozproszona
Automatyka
Integracja IT
Komunikacja
PROFInet
Instalacja
sieci
Wprowadzenie
Krótki czas rozwoju nowych produk-
tów powoduje, ˝e automatyka prze-
mys∏owa podlega ciàg∏ym zmianom.
Dotyczy to równie˝ sieci polowych,
które w ostatnim czasie uleg∏y bardzo
znaczàcemu rozwojowi. Pozwalajà
one na zastàpienie systemu o struktu-
rze centralnej, systemem rozproszo-
nym. W dziedzinie sieci polowych
od 15 lat liderem na rynku jest
standard PROFIBUS.
Rozwój dzisiejszej automatyki jest
przede wszystkim zwiàzany z techno-
logiami informatycznymi (IT) i przyj´-
tymi w nich standardami takimi jak
TCP/IP oraz XML. Integracja tych tech-
nologii z nowoczesnà automatykà
wprowadzi∏a znaczàcy post´p w za-
kresie komunikacji pomi´dzy systema-
mi sterowania, rozszerzajàc mo˝liwo-
Êci konfiguracyjne, diagnostyk´ oraz
zdalny serwis. Z za∏o˝enia funkcje te
stanowià integralnà cz´Êç systemu
PROFInet.
PROFInet jest nowoczesnym stan-
dardem dla automatyki, opartym
na sieci przemys∏owej Ethernet.
PROFInet pozwala w prosty sposób
na integracj´ i realizacj´ automatyki
procesowej, jak i sterowanie nap´-
dami (Motion Control).
Obok mo˝liwoÊci wykorzystania tech-
nologii IT, wa˝nà rol´ w za∏o˝eniach
sieci PROFInet odgrywa idea zabezpie-
czenia inwestycji. PROFInet pozwala
na integracj´ istniejàcych sieci polo-
wych, np. PROFIBUS, bez potrzeby
modyfikacji istniejàcych urzàdzeƒ. Po-
zwala to na zabezpieczenie inwestycji
zarówno dla u˝ytkownika, jak i dla
producentów urzàdzeƒ.
PROFInet spe∏nia wszystkie stawiane
wymagania przez automatyk´, dzi´ki
zebranym przez wiele lat doÊwiad-
czeniom przy tworzeniu sieci PROFI-
BUS i Industrial Ethernet. Wykorzysta-
nie otwartych standardów, prosta
obs∏uga i integracja istniejàcych urzà-
dzeƒ by∏o od poczàtku wyznacznika-
mi sieci PROFInet. PROFInet zintegro-
wano w normie IEC 61158.
Ciàg∏e prace nad dalszym rozwojem
systemu PROFInet zapewniajà u˝yt-
kownikom d∏ugie perspektywy
w realizacji projektów.
Zastosowanie standardu PROFInet po-
zwala na obni˝enie kosztów instalacji,
projektu oraz uruchomienia. Dla u˝yt-
kowników sieci, PROFInet stwarza
mo˝liwoÊç ∏atwej rozbudowy oraz
zapewnia wysokà niezawodnoÊç
instalacji.
Wysokà jakoÊç elementów PROFInet
zapewnia certyfikacja opracowa-
na przez PROFIBUS International.
Dokument ten w szczegó∏owy sposób
opisuje w jaki sposób sprawdzaç i te-
stowaç rozwiàzania PROFIBUS oraz
ustanowione standardy IT zaimple-
mentowane w systemie PROFInet.
2
Spis treÊci
1. Ogólne informacje o PROFInet . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1 Rozproszone urzàdzenia polowe (PROFInet IO) . . . . . . 4
1.2 Automatyka rozproszona (model komponentów
PROFInet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1.3 Komunikacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Instalacja sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5 Integracja IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.6 Integracja struktur polowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5. Instalacja sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.1 Topologia sieci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.2 Okablowanie sieci PROFInet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.3 Z∏acza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4 Switche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
6. Integracja z IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.1 Zarzàdzanie siecià . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.2 Us∏ugi Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.3 OPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2. Zdecentralizowane urzàdzenia polowe . . . . . . . . . . 6
2.1 Przeglàd funkcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Model urzàdzenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Opis urzàdzenia (GSD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4 Konfiguracja i wymiana danych . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.5 Diagnostyka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
7. Integracja systemów sieciowych . . . . . . . . . . . . . . 19
7.1 Strategia migracji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
7.2 Integracja poprzez Proxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
7.3 Integracja aplikacji sieci polowych . . . . . . . . . . . . . . 19
7.4 PROFInet i inne sieci polowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.5 Przyk∏ad modu∏ów maszyny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3. Rozproszona automatyka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.1 Modu∏y technologiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2 Komponenty PROFInet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 In˝yniering PROFInet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.4 Opis komponentów (PCD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.5 Edytor po∏àczeƒ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.6 PROFInet Runtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
8. Oferta PNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
8.1 Rozwój technologii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
8.2 Wytyczne odnoÊnie zachowania jakoÊci . . . . . . . . . . 21
8.3 Wsparcie techniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
9. S∏ownik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4. Komunikacja PROFInet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.1 Komunikacja standardowa TCP/UDP . . . . . . . . . . . . . 10
4.2 Komunikacja w Real Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.3 Komunikacja w PROFInet IO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.4 Komunikacja pomi´dzy komponentami . . . . . . . . . . 12
3
1. Ogólne informacje o sieci PROFInet
PROFInet jest nowoczesnym standar-
dem przemys∏owym opracowanym
przez PROFIBUS International do bu-
dowy zintegrowanych i zwartych sys-
temów automatyki, opartym na sieci
Industrial Ethernet. PROFInet pozwala
na integracj´ w jednej sieci prostych
urzàdzeƒ polowych oraz aplikacji kry-
tycznych czasowo. System PROFInet
umo˝liwia równie˝ budow´ rozpro-
szonych systemów automatyki opar-
tych na modelu komponentów
(Component based automation).
Wymiana danych
pomi´dzy
sterownikiem,
a peryferiami
Sterownik:
IO-Controller
Ethernet
1.1 Rozproszone urzàdzenia
polowe (PROFInet IO)
Rozproszone urzàdzenia polowe mo˝-
na zintegrowaç w sieci PROFInet IO.
Wykorzystana jest tutaj podobna me-
toda dzia∏ania, jak w przypadku sieci
PROFIBUS DP, gdzie dane z fizycznych
wejÊç i wyjÊç urzàdzeƒ polowych
sà cyklicznie przesy∏ane
do sterownika PLC.
PROFInet IO opisuje model urzàdzenia
wzorowany na modelu sieci PROFIBUS
DP – zawierajàcy slot i kana∏. Parame-
try urzàdzenia opisane sà przez plik
GSD (General Station Description)
bazujàcy na technologii XML.
Konfiguracja sieci PROFInet IO jest po-
dobna do konfiguracji sieci PROFIBUS
DP, gdzie poszczególne urzàdzenia
przypisywane sà do sterownika ju˝
na etapie tworzenia samej
konfiguracji.
Peryferia: IO-Devices
Rys 1: Architektura sieci PROFInet IO
PROFInet bazujàcy na modelu kompo-
nentów jest opisywany za pomocà pli-
ków PCD (PROFInet Component
Description). Pliki XML, który mo˝-
na tworzyç za pomocà generatora
komponentów dostarczanego przez
producenta sprz´tu lub za pomocà
programu PROFInet Component.
na integracj´ poziomu automatyki
z innymi sieciami informatycznymi
zak∏adu (MES, ERP).
l
Do transmisji danych procesowych
krytycznych czasowo wewnàtrz in-
stalacji wykorzystywany jest kana∏
czasu rzeczywistego – SRT (Soft
Real Time). Kana∏ ten jest imple-
mentowany jako oprogramo-
wanie w sterownikach.
1.3 Komunikacja
Standard PROFInet wykorzystuje ró˝ne
warstwy w procesie komunikacji, ró˝-
niàce si´ wydajnoÊcià:
l
l
Dla aplikacji synchronizowanych
czasowo, dost´pna jest komunikacji
z izochronicznym kana∏em czasu
rzeczywistego (IRT), która zapewnia
dok∏adnoÊç impulsów na poziomie
1 µs przy okresie zegara 1 ms.
PROFInet przesy∏a dane niekrytycz-
ne czasowo takie jak parametry,
dane konfiguracyjne, informacje
o po∏àczeniach, za pomocà kana∏u
TCP/UDP oraz IP. Pozwala to
1.2 Automatyka rozproszo-
na (model komponentów
PROFInet)
Model komponentów PROFInet jest
efektywny w przypadku rozproszo-
nych instalacji przemys∏owych. De-
dykowany jest dla urzàdzeƒ inteli-
gentnych oraz programowalnych
urzàdzeƒ automatyki.
Model komponentów PROFInet trak-
tuje poszczególne modu∏y maszyny
lub instalacji jako modu∏y technolo-
giczne. System automatyki rozproszo-
nej oparty na bazie modu∏ów techno-
logicznych, znacznie upraszcza po-
dzia∏ maszyny lub instalacji na grupy
funkcyjne, przez co u∏atwia progra-
mowanie oraz dodatkowo pozwala
na powtórne wykorzystanie poszcze-
gólnych modu∏ów. Takie podejÊcie
obni˝a koszty opracowania ca∏oÊci
systemu.
Rys. 2: Mechanika, elektryka/elektronika i oprogramowanie stanowià poszczególne
modu∏y technologiczne dla modelu komponentowego
4
1.4 Instalacja sieci
Warstwa fizyczna sieci PROFInet opar-
ta jest na bazie standardu przemys∏o-
wego Ethernet. Daje to producentowi
urzàdzeƒ jasne wytyczne co do wyma-
gaƒ odnoÊnie interfejsu i okablowa-
nia. Zasady wykonania instalacji za-
warto w podr´czniku instalacji sieci
PROFInet „PROFInet Instlation
Guideline”.
1.6 Integracja struktur polowych
Zasadniczà cechà systemu PROFInet
jest bezproblemowe przejÊcie z istnie-
jàcych sieci polowych, takich jak PRO-
FIBUS DP, do opartej na standardzie
Ethernet sieci PROFInet. Dla producen-
tów sprz´tu, wykonawców maszyn
i urzàdzeƒ oraz koƒcowych u˝ytkow-
ników stanowi to zabezpieczenie ich
istniejàcych inwestycji. PROFInet po-
zwala na dwa sposoby zintegrowaç
istniejàce sieci pole:
l
DP. Ca∏a funkcjonalnoÊç ni˝ej po-
∏o˝onej sieci polowej jest umiesz-
czona w proxy jako komponent,
który jest nast´pnie dost´pny
w sieci Ethernet
1.5 Integracja IT
Zarzàdzanie siecià obejmuje wszystkie
funkcje wymagane do administrowa-
nia urzàdzeniami PROFInet w sieci
opartej na standardzie fizycznym
Ethernet. Obejmuje ono konfiguracj´
i diagnostyk´ sieci.
Dla technologii internetowych wyko-
rzystywane sà mechanizmy bazujàce
na sieci Ethernet, które pozwalajà
na dost´p do komponentów PROFInet
przez standardowe technologie znane
z sieci internet.
Aby zapewniç otwarte po∏àczenie
z innymi systemami, PROFInet wy-
korzystuje mechanizmy OPC DA
oraz DX.
Integracja urzàdzeƒ polowych
przez urzàdzenia zwane proxy:
w tym przypadku proxy reprezen-
tuje urzàdzenia polowe ni˝szego
poziomu w sieci Ethernet. Wyko-
rzystujàc koncepcj´ proxy, PROFI-
net pozwala na proste ∏àczenie
istniejàcych oraz nowo zainstalo-
wanych urzàdzeƒ.
l
Integracja ca∏ych aplikacji sieci
polowych: segment sieci polowej
jest w takim przypadku reprezen-
towany jako niezale˝ny kompo-
nent. Przyk∏adem takiego kompo-
nentu jest urzàdzenie PROFInet,
które jest równoczeÊnie urzàdze-
niem sieci polowej, np. PROFIBUS
Ethernet
Proxy
PROFIBUS
Rys 3: Integracja systemu PROFIBUS do PROFInet poprzez urzàdzenie Proxy
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]