Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung

Präsentation zum Thema: "Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung"—  Präsentation transkript:

1 Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung
Automation and Drives PROFINET Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung

2 Trends in der Automatisierung
Anforderungen & Trends Trend von zentralen Steuerungsstrukturen hin zu verteilten Vor-Ort- Einheiten Einsatz von Ethernet in allen Ebenen der Automatisierung Verstärkter Einsatz offener IT-Standards in der Automatisierung IT- und Automatisierungswelt wachsen enger zusammen Kleine Bilder um jeden Punkt graphisch zu untermalen

3 Warum Ethernet im industriellen Umfeld?
Anforderungen & Trends 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 Beispiele für Web-Services: FW-Update ohne Engineeringsystem, FAQ, Diagnose, Verdrahtungstest ohne Engineeringsystem / direkter Zugriff von MES-Systemen möglich einfaches Handling, Plug and Play !? 8

4 Besondere Anforderungen an Ethernet in der Industrie-Automatisierung
Anforderungen & Trends Hohe Verfügbarkeit Anlagenweites Engineering Schnelle Reaktionszeiten Effiziente Netz- und Geräte- Diagnose Industriegerechte Installation Industrielles Umfeld Integration bestehender Anlagen Projektierbarer Zugangsschutz Sicherheits- gerichtete Anwendungen

5 PROFINET basiert auf Industrial Ethernet
PROFINET – die Lösung! PROFINET PROFINET, der offene Industrial Ethernet Standard von PROFIBUS & PROFINET International (PNO in Dtl.) PROFINET basiert auf Industrial Ethernet PROFINET nutzt TCP/IP und IT-Standards PROFINET ist Real-Time Ethernet PROFINET ermöglicht nahtlose Integration von Feldbus-Systemen

6 PROFINET – Die Themenschwerpunkte
Einsparung bei Engineering und Inbetriebnahme durch Modularisierung PROFINET Flexibilität durch Nutzung von Ethernet und bewährten IT-Standards Investitionsschutz für PROFIBUS-Geräte und Applikationen Leistungssprung bis Faktor 100 bei Motion Control Applikationen

7 PROFINET von PROFIBUS International
PROFIBUS & PROFINET International (PI) PROFINET 25 Regional Associations (RPA) 35 PI Competence Center (PICC) 8 PI Test Laboratories (PITL) Mehr als Mitglieder weltweit Die Architektur erarbeiten 12 Arbeitskreise mit 140 Mitarbeitern aus 60 Firmen PROFINET - von der weltweit größten Feldbusorganisation

8 Mit PROFINET – einen Bus für alle Aufgaben nutzen!
Herkömmliche Automatisierungsstrukturen WLAN PROFINET PG/PC HMI SPS Herkömmliche Automatisierungsstrukturen, mit Feldbussen wie EtherCAT, Ethernet Powerlink, PROFIBUS und andere Mit herkömmlichen Feldbussen, aber auch neuen Systemen wie ETherCAT und Ethernet Powerlink herrschen folgende Konfigurationen vor Überlagert als Kommunikationsmedium zwischen Steuerungen und HMI Geräten dient Industrial Ethernet Zusätzlich gibt es unterhalb der Steuerungen für die Feldebene noch ein zusätzliches Feldbussystem Diese beschriebene Konfigurationen haben in der Praxis folgende Konsequenzen: Will der Anwender direkt mit Web-Mechanismen zB auf ein Feldgerät am unterlagerten Feldbus zugreifen, so geht das bei solchen herkömmlichen Automatisierungsstrukturen nicht. Die Steuerung dient fast wie ein Router zwischen dem Industrial Ethernet und dem Feldbus Will der Anwender direkt zur Diagnose auf ein Feldgerät am unterlagerten Feldbus zugreifen, so geht das bei solchen herkömmlichen Automatisierungsstrukturen nicht. Die Steuerung dient fast wie ein Router zwischen dem Industrial Ethernet und dem Feldbus. In solchen Szenarien sammelt der Controller die Diagnoseinformationen von den unterlagerten Feldgeräten am Feldbus und kann diese dem Anwender weiterleiten, aber der direkte Zugriff ist nicht möglich Will der Anwender Geräte am unterlagerten Feldbus drahtlos anbinden, zB weil diese Teilnehmer mobil sind oder im Moment über Schleifringe oder Schleifleiter angebunden sind, so wird er leider enttäuscht. Drahtlose Konfigurationen mit WLAN sind bei etablierten Feldbussen, aber auch neuen Technologien, wie EtherCAT und Ethernet Powerlink nicht möglich. Grund: ETherCAT und Ethernet Powerlink bilden um Ihr Echtzeitverhalten einzuhalten sog. Echtzeit-Domänen, die von Standard Ethernet abgegrenzt sind. Standard-Ethernet zu dem auch WLAN gehört beeinflussen das Echtzeitverhalten dieser Systeme stark negativ, deshalb sind diese modernen drahtlosen WLAN-Konfigurationen bei diesen beiden Systemen leider nicht möglich! Industrial Ethernet Diagnose SPS Feldgerät Web/TCP/IP Feldgerät Feldgerät

9 Mit PROFINET – einen Bus für alle Aufgaben nutzen!
Automatisierungsstrukturen mit PROFINET IWLAN SPS PROFINET PG/PC HMI PROFINET – ein Netzwerk für alle Aufgaben nutzen: Alle Geräte an einem System betreiben Horizontale und vertikale Durchgängigkeit bekommen Und … mit Web-Mechanismen direkt auf Feldgeräte, Motion Controllern, Steuerungen zugreifen und zwar direkt! … zur Diagnose direkt auf alle Geräte zugreifen … drahtlose Konfigurationen mit IWLAN dort betreiben, wo sie auch benötigt werden! Das ist moderne Automatisierung – ohne Grenzen und hochflexibel Industrial Ethernet Diagnose Motion Control Drive Feldgerät Web/TCP/IP ü ü ü Access- Point ü Feldgerät

10 Mit PROFINET – einen Bus für alle Aufgaben nutzen!
Nutzen und Mehrwert für unsere Kunden Beliebige Automatisierungsgeräte an beliebiger Stelle anschließen Alle Automatisierungsapplikationen über ein Kabel; Echtzeit und TCP/IP Standard- und fehlersichere Automatisierung über ein Kabel, bei Bedarf auch drahtlos mit Industrial WLAN PROFINET Kostenreduktion bei Installation bedeutet: Es kann ein einziges Netzwerk für alles genutzt werden Also nur ein einziges Netzwerk überall wo benötigt verlegen, das ist alles Früher und bei Wettbewerbssystemen sind mehrere teilweise parallel verlegte Netzwerke nötig Alle Applikationen (zykl. IO-Kommunikation, Safety, Daten, TCP/IP, Web-Diagnose, Vision Daten) über ein einziges Kabel Standard- und fehlersicher über eine Leitung Flexibilität und Kostenreduktion bei Engineering, Installation und Wartung

11 Die Bestandteile von PROFINET
Safety Motion Control Safety Netzwerk Management Process PROFINET Real-Time Kommuni- kation Dezentrale Feldgeräte IT-Standards Safety PROFINET PROFINET Verteilte Intelligenz Dezentrale Feldgeräte PROFINET ist ein offener Standard der PROFIBUS Nutzerorganisationen (in Deutschland die PNO), der eine Kommunikationsarchitektur definiert. Dabei werden folgende Teilaspekte berücksichtigt: Kommunikation zwischen Steuerungen in verteilten Systemen (verteilte Intelligenz) Kommunikation zwischen dezentralen Feldgeräten wie z.B. Peripheriegeräten und Antrieben. Speziell für Motion Control Anwendungen werden besondere Anforderungen an die Echtzeitkommunikation gestellt, die eine taktsynchrone Kommunikation möglich macht. PROFINET wird eine durchgängige Architektur für die Echtzeitkommunikation standardisieren, die auch den höchsten Anforderungen von Motion Control ermöglicht. Installationstechnik mit standardisierten Steckern und Netzkkomponenten. Aufbau- und Installations- Richtlinien für PROFINET Systeme liegen vor. Für Fernwartung und Netzwerkdiagnose werden die bewährten IT-Standards aus der Office-Welt wie z.B. SNMP verwendet. PROFINET wird step-by-step die bewährten Anwendungsprofile von PROFIBUS (z.B. PROFIsafe und PROFIdrive) integrieren. Alle Themen werden in den PROFINET- Arbeitskreisen erarbeitet, an denen Mitarbeiter verschiedenster Firmen beteiligt sind. Ein OFFENER STANDARD zum Nutzen unserer Kunden! IT-Standards Netzwerk Installation IT-Standards & Security PROFINET Verteilte Intelligenz Dezentrale Feldgeräte IT-Standards Netzwerk- Installation Motion Control Netzwerk- Installation Motion Control Netzwerk- Installation Verteilte Automation Verteilte Intelligenz Netzwerk- Installation Echtzeit- Kommunikation Motion Control Verteilte Intelligenz PROFINET – der umfassende Industrial Ethernet Standard

12 Real-Time Kommunikation
PROFINET Process Safety Real-Time Kommuni- kation Echtzeit- Kommuni- kation WEB- Integration Process Security Real-Time Kommunikation Safety Safety Feldbus Integration Netzwerk Management Wir sprechen/schreiben im Deutschen durchgängig von Real-Time Kommunikation, nicht von Echtzeit-Kommunikation; keine Mischung Bei zusammengesetzten Wörter Ausnahmen: z. B.: „echtzeitfähig“ Dezentrale Feldgeräte IT-Standards & Security IT-Standards & Security PROFINET PROFINET PROFINET Dezentrale Feldgeräte Netzwerk Installation Dezentrale Feldgeräte Netzwerk- Installation Motion Control Netzwerk- Installation Motion Control Motion Control Verteilte Intelligenz Verteilte Automation Verteilte Intelligenz Echtzeit- Kommunikation

13 PROFINET Real-Time Kommunikation
Durchgängige Kommunikation und kurze Reaktionszeit Real-Time- und IT-Kommunikation gleichzeitig auf einer Leitung Skalierbare Real-Time Kommunikation bis hin zu hoch-performanten Anwendungen Real-Time (RT) Isochronous Real-Time (IRT) Uneingeschränkte TCP/IP-Kommunikation PROFINET Real-Time Kommunikation IT-Dienste Internet Factory Automation Motion Control TCP/IP IRT RT 250µs 100ms

14 Aufbau eines PROFINET-Telegramms
Standardisiertes Telegrammformat nach IEEE Ethertype nach IEEE für PROFINET-Real-Time Telegramme 0x0800: IP-Telegramm 0x8892: PROFINET-Real-Time Telegramm Zuordnung der empfangenen Daten über die Frame-ID Zyklische Übertragung (Prozesswerte) Azyklische Übertragung (Alarme und Events) Statusinformation Geräte- und Datenstatus (z. B. Run, Stop, Störung) PROFINET Real-Time Kommunikation Ethernet Frame Pre- ambel Sync Source MAC Dest. MAC Priority Tagging* Ether- type Frame ID Status Informationen FCS Prozessdaten bis zu 1440 Byte 7 Byte 1 Byte 6 Byte 6 Byte 4 Byte 2 Byte 2 Byte 4 Byte 4 Byte Ethernet-Standard PROFINET-spezifisch * nach Q

15 Real-Time (RT) TCP/UDP IP Ethernet
Verwendung von Standard-Komponenten (z.B. Switches) oder Hardwareunterstützung Leistungsklasse wie heutige Feldbussysteme (z.B. PROFIBUS) Typisches Anwendungsfeld ist die Factory Automation Hohe Performance durch Minimierung des Protokoll-Overheads in den Geräten PROFINET Real-Time Kommunikation IT-Anwen- dungen z.B. HTTP SNMP DHCP... PROFINET Anwendungen Konfiguration Diagnose Nutzdaten Sendelistensteuerung in den IO-Controllern vermeidet Netzlastspitzen Priorisierung der Real-Time Telegramme gegenüber TCP/IP-Telegrammen TCP/UDP Real-Time IP Ethernet Real-Time (RT)

16 Isochronous Real-Time (IRT)
Hardwareunterstützung für die Reservierung eigener Zeitslots für Real-Time Telegramme Keine Beeinflussung der Echtzeiteigenschaften durch TCP/IP- bzw. Broad-/Multicast-Kommunikation Hohe Performance auch bei hoher Switch-Kaskadierung Zeitgenaue Datenübertragung Basistechnologie für taktsynchrone Applikationen PROFINET Real-Time Kommunikation IRT- Intervall IRT- Intervall IRT- Intervall TCP/IP TCP/IP TCP/IP Zyklus 1 Zyklus 2 = Zeitfenster Zyklus n z.B. 1 ms Lageregeltakt Isochrone Kommunikation TCP/IP Kommunikation IO-Daten TCP/IP-Daten

17 Hardwareunterstützung für IRT
1 TCP/IP Geräteparametrierung und Konfigurierung Lesen von Diagnosedaten Aushandeln des Nutzdatenkanals Real-Time RT Performante zyklische Nutzdatenübertragung Ereignisgesteuerte Meldungen/Alarme Isochronous Real-Time IRT Taktsynchrone Nutzdatenübertragung Hardwareunterstützung durch ERTEC Jitter <1μsec PROFINET Real-Time Kommunikation IT-Anwen- dungen e.g.. HTTP SNMP DHCP... PROFINET Anwendungen 1 Konfiguration Diagnose Nutzdaten 2 TCP/UDP Real-time IP 2 RT 3 IRT 3 Ethernet Real-time ERTEC

18 Isochronous Real-Time (IRT) im Einsatz
Feste Bandbreitenreservierung für die IO-Nutzdatenkommunikation im gewohnten Engineering Automatisches Lernen der Kommunikationswege durch die Geräte/Switches durch Standard-Switching-Funktionalität Hohe Flexibilität beim Netzaufbau, dies auch bei Änderungen Kurze Reaktionszeiten auch bei hohen Mengengerüsten PROFINET Real-Time Kommunikation STEP7 / HW-Konfig In der Projektierung kein Topologiewissen erforderlich  gewohntes Engineering Hohe Switch-Kaskadiertiefe bei Linienstrukturen mit IRT Werte bei RT Linientiefe 100 Aktualisierungsintervall 26 ms Werte bei IRT Noch zu liefern

19 Optimum an Performance: Planung bei PROFINET mit IRT
Taktsynchrone Datenübertragung durch Bandbreitenreser-vierung und Planung der Kommunikation im Engineering Projektierung der Topologie (Fahrtroute) Automatische Optimierung des Telegrammverkehrs (Fahrplan) Zykluszeiten bis zu 250µs mit Jittergenauigkeit <1µs Uneingeschränkte TCP/IP-Kommunikation PROFINET Real-Time Kommunikation Fahrplan Switch Rec. Port Arrive Frame Departure Dest. Port 1 t1 t1+∆t 4 t2 2 t2+∆t t3 3 t3+∆t - 3*) Switch Port1 Port2 Port4 Port1 Frame 1 Frame 2 Frame 1 Controller Port1 Port1 Port2 Port1 Frame 3 Frame 1 Frame 2 Frame 3 *) 100% frei für TCP/IP Device x Device y Device z

20 Performance für Motion Control mit IRT
Performancewerte für Motion Control Applikationen mit PROFINET und IRT Zykluszeit 1 msec 500 msec 250 msec Anzahl der Teilnehmer*) 272 128 56 Jitter <1ms Reserve für offene Kommunikation mit IT-Standardprotokollen 50% PROFINET Real-Time Kommunikation *) Anzahl Devices mit je 40 Byte Eingangsdaten und 40 Byte Ausgangsdaten an einem Controller mit 4 Ports Die Grenzen einer spezifischen Steuerung bezüglich IO-Bereich, Zykluszeit und Teilnehmeranzahl sind zu berücksichtigen Leistungsreserven sind von Vorteil z. B. für Dynamische Übertragung von Kurvenscheiben Parallele und uneingeschränkte IT-Kommunikation ... Leistungsreserven von PROFINET sind Benchmark – und für die absehbare Zukunft mehr als ausreichend

21 Skalierbare Echtzeitlösungen von PROFINET
PROFINET mit RT (Real Time) PROFINET mit IRT (Isochronous Real Time) Taktsynchronisation Planung PROFINET Real-Time Kommunikation Performance / Aufwand PROFINET ist die einzige Ethernet-Lösung, die durchgängig alle Anforderungen der Echtzeitkommunikation abdeckt, ohne dabei die Offenheit einzuschränken.

22 Dezentrale Feldgeräte
PROFINET Process Real-Time Kommuni- kation Safety Dezentrale Feldgeräte Dezentrale Feldgeräte IT-Standards & Security PROFINET Netzwerk- Installation Motion Control Verteilte Intelligenz

23 PROFINET – Anbindung der dezentralen Feldgeräte an Industrial Ethernet
SIMATIC ET 200 mit integriertem 2-Port Switch für Linienstrukturen Bestehende E/A-Module ohne Änderung verwenden PROFINET Dezentrale Feldgeräte Geräte-Projektierung in gewohnter Sicht SPS-Anwenderprogramm mit bekannten Befehlen Flexibler Einsatz von dezentralen Feldgeräten an PROFIBUS und PROFINET

24 PROFINET-Geräteklassen
PROFINET IO-Controller: Austausch der Peripheriesignale mit zugeordneten Feldgeräten Zugriff auf die Peripheriesignale über Prozessabbild PROFINET IO-Device: Dem IO-Controller zugeordnetes Feldgerät PROFINET IO-Supervisor: Engineering und Diagnose-Station PROFINET Dezentrale Feldgeräte Sichtweise auf Anbindung der HMI-Geräte Steuerung IO-Controller PG/PC Supervisor Feldgerät IO-Device Konfigurierung Peripheriesignale Alarme Diagnose Status/Steuern Parametrierung

25 Projektierung in STEP 7 Gleiche Projektierungssicht bei PROFIBUS und PROFINET PROFINET HW-Konfig GSDML Dezentrale Feldgeräte GSD + XML = GSDML Schneller Einstieg in PROFINET durch Nutzung des bestehenden Anwender-Know Hows

26 Standardisierte Gerätebeschreibung
Beschreibung der Geräte-Eigenschaften in der GSDML (Generic Station Description): Steckbare Module (Anzahl, Typ) Konfigurationsdaten der Module (z.B. Analogeingabe) Parameter der Module (z.B mA) Diagnoseinformationen (z.B. Drahtbruch) Die GSDML ist XML-basiert Erstellung mit jedem verfügbaren XML-Editor Standardisiertes XML-Schema definiert Inhalt und Format Struktur der GSDML entspricht der Norm ISO 15745 PROFINET Dezentrale Feldgeräte GSDML

27 Adressvergabe mit SIMATIC STEP 7
Gerätename wird einer MAC-Adresse zugeordnet PROFINET 2 Online: Gerätename ins Gerät schreiben Dezentrale Feldgeräte Offlineprojektierung Jedes Gerät bekommt einen Gerätenamen (z. B. Pult2) STEP 7 vergibt automatisch eine IP-Adresse 1 3 Anlauf: IO-Controller weist dem Gerät IP-Adresse zu IO-Controller MAC Adr 1 MAC Adr 2

28 Automatischer Hochlauf eines IO-Systems, z.B. für Serienmaschinen
Offlineprojektierung in HW-Config Jedes Gerät bekommt einen Gerätenamen (z. B. Pult2) 1 Projektierung im Topologieeditor Solltopologie mit Information über Verkabelung 2 PROFINET Dezentrale Feldgeräte Programmier- gerät IO-Controller Download auf Controller Vorgabe der IO-Konfiguration Vorgabe der Verkabelung 4 Geräteaufbau + Verkabelung Verkabelung der Ports, wie projektiert 3 Automatischer Hochlauf (ohne weitere direkte Namensvergabe auf Devices) 5 Pult1 Pult2 Pult3 Schnelle, einfache Inbetriebnahme

29 Gerätetausch im Wartungsfall
Optionales Wechselmedium (MMC) ermöglicht den schnellen und einfachen Gerätetausch ohne PG Schneller und einfacher Austausch ohne erneute Konfiguration des Ersatzteiles Gerätetausch auf Basis der Solltopologie ohne Wechselmedium Checkbox am Controller in SIMATIC STEP 7 setzen Auszutauschendes Gerät an gleicher Stelle mit gleicher Verkabelung einbauen PROFINET Dezentrale Feldgeräte

30 Gerätemodell nach bewährten Schema
Das PROFINET-Gerätemodell orientiert sich an PROFIBUS Module auf Steckplätzen Kanäle auf Modulen Kanäle mit zugeordneter Peripherieadresse PROFINET Kanal 0 Kanal 1 Kanal 2 Kanal n+x Modul 1 ... Modul 2 Modul 3 Dezentrale Feldgeräte Nutzung bestehender E/A-Module garantiert Investitionsschutz für Gerätehersteller und Betreiber

31 Strukturierte Diagnoseinformationen
PROFINET-Gerätediagnose in drei Ebenen: Gerät Steckplatz Kanal für Netzkomponenten: Adresse Fehlerort Offene Netzwerkdiagnose SNMP Web PROFINET Dezentrale Feldgeräte Ebene 1: Fehler im Gerät (z.B. Ventilstation 2) Modul 1 Modul 2 Ebene 2: Fehler im Modul (z.B. Analog- eingabemodul 3) Kanal 0 Kanal 0 Kanal 0 Kanal 1 Kanal 1 Kanal 1 Kanal 2 Kanal 2 Kanal 2 Offene Netzwerkdiagnose IP-Adresse, Standort, Statistik Ebene 3: Fehler in Kanal (z.B. Drahtbruch auf Kanal 2) ... ... ... Kanal n+x Kanal n+x

32 PROFINET-Gerätediagnose in STEP 7
Gleiche Diagnosesicht bei PROFIBUS und PROFINET PROFINET Übersichtsdiagnose Detaildiagnose Dezentrale Feldgeräte Effiziente Fehlerlokalisierung und Behebung durch integrierte Systemdiagnose

33 Diagnose des Netzwerks
Der Switch leitet die PROFINET-Diagnosen der IO-Devices durch Auswertung in CPU, Step7 oder HMI, auch mit System-Fehler-Melden Switch meldet Netzwerk-Störung als PROFINET-Diagnose an den IO-Controller (1) Switch wird in STEP7 als IO-Device projektiert (GSDML) Zusätzlicher SNMP-Kanal für Standard-Informationen (2) PROFINET Dezentrale Feldgeräte SNMP kann sowohl über Office – Netzwerk- Tools wie HP Openview oder „schmale“ Automatisierungsvarianten wie z. B. SNMP-OPC-Server abgefragt werden. Zusätzlich haben die Switches ein Web-interface für Diagnose über Standardbrowser Meldung der Diagnose kommt portgenau IO-Device1 IO-Device2 IO-Controller IO-Device1 IO-Device2 IO-Controller IO-Device3 1 2

34 Diagnoseinformationen dort, wo sieht benötigt werden
Zugriff auf Diagnose 1 Diagnose in der Steuerung IO-Device sendet Diagnose an den IO-Controller Reaktion auf Störungen direkt in der Steuerung Diagnose auf PG und HMI IO-Supervisor liest Diagnose direkt vom IO-Device Visualisierung von Störungen auf dem HMI IO-Supervisor PROFINET IO-Controller Dezentrale Feldgeräte 1 2 2 IO-Device Diagnoseinformationen dort, wo sieht benötigt werden

35 Topologieinformationen
Nutzung der Topologie- informationen für ... eine einfache IBS, da guter Anlagenüberblick Wege-/Zeitprojektierung bei IRT die umfassende Diagnose den einfachen Tausch von Geräten die Unterstützung bei der Dokumentation mehr Transparenz in der Produktion ... in SIMATIC STEP 7 Basierend auf Standards LLDP Protokoll nach IEEE AB PROFINET Dezentrale Feldgeräte Beispiele für Web-Services: FW-Update ohne Engineeringsystem, FAQ, Diagnose, Verdrahtungstest ohne Engineeringsystem / direkter Zugriff von MES-Systemen möglich einfaches Handling, Plug and Play !? Kostenersparnis bei Inbetriebnahme, Wartung und Betrieb 8

36 Funktion der topologischen PROFINET-Sicht (1)
Jedes PROFINET Gerät ermittelt die Nachbarn an seinen Ports mittels LLDP Protokoll (IEEE AB) Zentrales Tool (z.B. STEP7) erfragt Nachbarschaftsbeziehung über SNMP (LLDP MIB) HMI1 (Port1) Switch1 (Port1 … 4, v.l.n.r.) PROFINET Otto (Port1, Port2) Dezentrale Feldgeräte CPU1 (Port1) Erna (Port1, Port2) SNMP = Simple Network Management Protocol MIB = Management Information Base LLDP = Link Layer Discovery Protocol (IEEE AB) Fritz (Port1, Port2) Gerätename Nachbarschaftsinfo (Teil der LLDP MIB) “Lokaler Port”: PeerChassisID.PeerPortID IP oder MAC Adresse Fritz Port1: Port-002.Erna "irgendeine" Port2: "leer" Erna Port1: Port-002.Otto Port2: Port-001.Fritz Otto Port1: Port-004.Switch1

37 Funktion der topologischen PROFINET-Sicht (2)
Topologische Darstellung mit Informationen wie Leitungsmedium, Adressen, Soll-/Istvergleich der Topologie PROFINET Dezentrale Feldgeräte SNMP = Simple Network Management Protocol MIB = Management Information Base LLDP = Link Layer Discovery Protocol (IEEE AB) Durchgängige Netzwerkdiagnose auf einem Blick (Geräte- und Leitungsdiagnose)

38 Diagnosebaustein für PROFINET
FB 126 schnelle Fehlererkennung und Beseitigung Diagnoseermittlung beruht auf herstellerübergreifenden Standards Modulare Implementierung – jederzeit erweiterbar Zeigt verschiedene Zustände In Ordnung Gestört gewesen Gestört Ausgefallen gewesen Ausgefallen Deaktiviert gewesen Deaktiviert Einfach bedienbar und leistungsfähig Übersicht und detaillierte Information über Störung PROFINET Was mit den bewährten FB 125 für PROFIBUS möglich war, ist nun auch für PROFINET mit dem FB 126 möglich Er bietet nicht nur eine Übersicht, sondern auch eine detaillierte Information über die Störung und trägt damit zur schnellen Fehlerlokalisierung bei Wer unterstützt die Diagnosebausteine (FB 125 PB und FB 126 PN) Alle SIMATIC S7-300 und S7-400 Steuerungen mit integrierter PROFIBUS DP und/oder PROFINET IO Schnittstelle. Alle SIMATIC S7-400 Kommunikationsprozessoren welche eine PROFIBUS DP Schnittstelle besitzen. Es ist keine PROFINET CBA Analyse möglich. Die verschiedenen Zustände in der Anzeige beinhalten sowohl den aktuellen als auch die „Erinnerungsfunktion“ als farbigen Rahmen FB126 läuft z.B. aktuell bei BMW und Audi Download kostenpflichtig im Internet pro CPU 1 bís 9 CPU 250 EUR 10 bis 50 CPU 220 EUR Ab 50 CPU 180 EUR  gibt aber auch Werkslizenzen Nachteil FB 126 ist größer als FB 125 (14k anstatt 8k bei FB125) Vorteil FB 126 ist schneller als FB 125 Infos Konzept, Implementierung und Wartung liegen in den Händen der I&S IS E&C PS 22, beinhaltet auch Rechte auf den Source-Code Diagnoseermittlung beruht auf herstellerübergreifenden Standards, wie IEC (DPV0) IEC (DPV1) WD Application Layer Service Definition (PNIO) WD Application Layer Protocol Specification (PNIO) Dezentrale Feldgeräte Schnelle Fehlerlokalisierung

39 Integration von PROFIBUS in PROFINET
Dezentrale Feldgeräte Proxy Transparente Kommunikation zwischen Ethernet und PROFIBUS Der Proxy ist Stellvertreter für die PROFIBUS-Geräte am Ethernet Der Proxy ist PROFINET-Teilnehmer (IO-Device) auf Ethernet und DP-Master auf PROFIBUS PROFIBUS Offenheit durch Einbindung bestehender Feldbusse Investitionsschutz für Gerätehersteller und Anwender

40 PROFINET PROFINET Motion Control Process Real-Time Kommuni- kation
Safety WEB- Integration Process Security Real-Time Kommuni- kation Safety Feldbus Integration Netzwerk Management Motion Control IT-Standards & Security PROFINET PROFINET Dezentrale Feldgeräte Dezentrale Feldgeräte Netzwerk Installation Netzwerk- Installation Verteilte Automation Motion Control Verteilte Intelligenz Echtzeit- Kommunikation Motion Control 8

41 Anforderungen Motion Control an PROFINET
Internet PROFINET Motion Control Synchronisierung von Antrieben über das Bussystem zwischen Controller und Antrieben Schließen der Regelstrecke über Bussystem (konstante Totzeit) Geringe, deterministische Zykluszeiten/Reaktionszeiten von bis zu 250µs, Jitter < 1µs Interoperabilität durch PROFIdrive, dem Applikationsprofil für Antriebe an PROFIBUS und PROFINET TCP/IP für Engineering, Diagnose und HMI–Anbindung

42 Achssynchronisation  Taktsynchronisation
Synchronisation der Regelungstakte auf den Buszyklus Schließen der Regelkreise über den Bus Zeitgleiche synchrone Erfassung der Lage-Istwerte Zeitgleiche synchrone Aktivierung der Sollwerte PROFINET Kommunikationszyklus Motion Control Steuerung Feldgerät Antrieb Antrieb Optimal für verteilte Motion Control Aufgaben wie: Elektronische Welle, Gleichlauf, ... Vielachsanwendungen

43 Antriebsschnittstelle von PROFINET
PROFIdrive ist das Applikations-Profil für Antriebe an PROFIBUS und PROFINET Gleiche Applikationssicht bei PROFIBUS und PROFINET ist hersteller-unabhängig und sichert die Interoperabilität zwischen Antrieben und Motion Controllern Motion Controller PROFINET PROFIdrive Motion Control Drives Anlagenweite einheitliche Motion Control Technologie

44 Die Stärken von PROFINET mit IRT Zentrale Motion Control
Typisch für PC-based Automatisierungsplattform Zentrale Steuerung mit Motion Control und Bedienfeld offenes Fabriknetz PROFINET Grundsätzlich kann zwischen zwei Architekturen unterschieden werden, die beide gleichermaßen gut von Profinet unterstützt werden: In diesem Bild sehen Sie eine kompakte, zentral automatisierte Maschinen, bei denen alle Steuerungs- und Regelfunktionen in einem Motion Controller zusammengefasst sind. Typisch sind hier Zahlen von 4 bis 40 Achsen pro Maschine. Um Ihnen die Performancesteigerung von PROFINET gegenüber klassischen Feldbuslösungen zu zeigen, haben wir in diesem Beispiel mal 24 Achsen angenommen und etwa 1000 Bytes IO. Die IRT-Phase, quasi die Überholspur, beträgt dabei weniger als 200µs. So dass bei einem Kommunikationszyklus von 1 ms mehr als 80% der Zykluszeit der Standardkommunikation zur Verfügung steht. Es bleiben also genügend Reserven für zukünftige Erweiterungen. Router Motion Control 24 Achsen 1000 Byte I/O PROFIdrive Mehrachsantriebe Einzelachsantriebe Zykluszeit 1 ms, IRT-Phase < 200 µs  80 % für Standardkommunikation (von 100 Mbit/s)

45 Die Stärken von PROFINET mit IRT Verteilte Motion Control
Beispiel: Durchlaufende Warenbahn PROFINET offenes Fabriknetz Die zweite Architektur, ist die verteilte bei modular aufgebaute Maschinen, die aus mehreren intelligenten Motion Controllern bestehen, die miteinander eine Gleichlauf- oder Kurvenscheibenanwendung ausführen Auch hier ergibt sich das gleiche Verhältnis von „Breite der Überholspur“ zur Standardkommunikation, obwohl die Zahl der Teilnehmer und Menge der Auszutauschenden IO-Daten viel größer ist. Dies ist ein Beispiel für durchlaufende Warenbahnen, wie dies in der Druckmaschine typischerweise der Fall ist. Hier kommt es auf den taktsynchronen Gleichlauf der Antriebe an.  Hohe Flexibilität, große Teilnehmerzahl, modulare Erweiterbarkeit Router Zentrale SPS Motion Controller Motion Control Zentrale Bedienung 100 Achsen 5000 Byte I/O Lokale Peripherie Hilfsantriebe Zykluszeit 1 ms, IRT-Phase < 200 µs  80 % für Standardkommunikation (von 100 Mbit/s)

46 Netzwerk- Installation
Verteilte Automation PROFINET Process Real-Time Kommuni- kation Safety IT-Standards & Security PROFINET Dezentrale Feldgeräte Verteilte Intelligenz Netzwerk- Installation Motion Control Verteilte Intelligenz 8

47 Was ist Component Based Automation?
Einfache Modularisierung von Anlagen und Produktionslinien durch verteilte Intelligenz Maschine-Maschine Kommunikation entlang der Produktionslinie Grafische Konfiguration der Kommunikation intelligenter Module PROFINET Plant Coordinator ON BOOL BOOL STARTING START BOOL BOOL READY STOP BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING BOLD HELD Verteilte Intelligenz Maschine 1 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Maschine 2 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Maschine 3 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Maschine 4 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD

48 Was ist eine Komponente?
Eine PROFINET-Komponente ist eine wiederverwendbare Funktionseinheit Kapselung der Automatisierungsfunktionalität in einem Softwareprogramm Eindeutige Komponenten-Interfaces für den Datenaustausch mit anderen Komponenten PROFINET Maschine HMI Verteilte Intelligenz Mechanik Maschine ON BOOL BOOL STARTING START BOOL BOOL READY STOP BOOL BOOL RUNNING BOLD HELD UI1 Lifestate Steuerung Funktion

49 Bisher: Programmierung der Kommunikation
Detail-Kenntnisse nötig über Einbindung und Ablauf der Kommunikations-Funktionen Unterschiedliche Kommunikations-Aufrufe für unterschiedliche Bussysteme Bereits bei der Programmierung muss festgelegt werden, welche Geräte miteinander kommunizieren PROFINET Verteilte Intelligenz

50 PROFINET standardisiert
Mit Component Based Automation: Projektieren statt programmieren mit iMap Maschine 1 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT PROFINET Maschine 3 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT UI1 Lifestate Verteilte Intelligenz Maschine 2 PROFINET standardisiert die Beschreibung von technologischen Modulen die implizite Kommunikation zwischen den Modulen START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT UI1 Lifestate Grafische Konfiguration der Kommunikation

51 Anlagenweites Engineering mit SIMATIC iMap
Herstellerübergreifende Kommunikation am Ethernet Grafische Konfiguration der Kommunikation Auch mit Real-Time-Kommunikation PROFINET Verteilte Intelligenz Hierarchische Navigation Einfache Geräte- und Kommunikationsdiagnose Schneller von der Planung zum Betrieb

52 Erzeugen und Verschalten von Komponenten mit STEP 7 und SIMATIC iMap
Kommunikation projektieren durch grafisches Verschalten der Komponenten Maschine 1 2 3 PROFINET STEP 7: Software-Komponenten erzeugen Maschine 1 2 Bei SIMATIC werden die technologische Module anhand STEP7 automatisch generiert (jede Station wird ein technologisches Modul -> eine SW Komponente). Diese können anschliessend mit iMap verschaltet werden. Somit steht eine Reduktion von Zeit und Kosten im Engineering mit CBA und SIMATIC iMap nichts mehr im Wege!!! Verteilte Intelligenz STEP 7: Geräte konfigurieren, Anwenderprogramme erstellen Funktion Maschine 2 Funktion Maschine 1 1

53 PROFINET CBA und PROFINET IO
Zyklischer und Azyklischer Datenaustausch zwischen PLCs PROFINET IO: Zyklischer Datenaustausch zwischen einem PN Controller und den zugehörigen PN Devices PROFINET PROFINET CBA Verteilte Intelligenz PROFINET IO Intelligentes Feldgerät am Ethernet Komponente mit dezentraler Peripherie am PROFIBUS Komponente mit dezentraler Peripherie am Ethernet PROFINET ist ein Konzept für die gesamte Anlage

54 Netzwerk-Installation
PROFINET Process Real-Time Kommuni- kation Safety IT-Standards & Security PROFINET Dezentrale Feldgeräte Motion Control Netzwerk- Installation Netzwerk- Installation Verteilte Intelligenz 8

55 Netzwerkinfrastruktur bei PROFINET
PROFINET verwendet 100 Mbit/s switched Ethernet PROFINET nutzt Industrial Ethernet Komponenten, welche auf den bekannten IEEE-Standards basieren Die Industrial Ethernet Komponenten ergänzen bzw. erweitern den Standard um spezielle Eigenschaften, so dass die erhöhten Anforderungen an die industrielle Kommunikation erfüllt werden Bereits seit 1985 setzt Siemens und viele Kunden auf Ethernet für die Datenkommunikation in der Industrie PROFINET Netzwerk- Installation Mit PROFINET dringt Industrial Ethernet bis in die Feldebene vor!

56 PROFINET Installation Guide
Der „PROFINET Installation Guide“ ergänzt die bürogeprägten Verkabelungs-Standards um die besonderen Bedingungen des Produktionsbereiches Für Anlagenbauer/Betreiber: Einfache Regeln für die Netzwerkinstallation Netzwerkverkabelung ohne Expertenwissen Für Gerätehersteller: Eindeutige Vorgaben für die Geräteentwicklung Mechanische und elektrische Ausprägung von Schnittstellen PROFINET Netzwerk- Installation

57 Industrial Ethernet - Topologien
Alle Topologien können verwendet werden Ringstruktur garantiert erhöhte Verfügbarkeit Linienstruktur minimiert den Verkabelungsaufwand PROFINET Ring Linie Netzwerk- Installation Baum Stern Optimierte Netzwerkstrukturen für jeden Anwendungsfall Nutzen:

58 Unterschiede Industrienetz/Büronetz
PROFINET Zusatzanforderungen an Industrial Ethernet: Echtzeitfähigkeit bis hin zu hochperformanten Motion Control-Applikationen, z.B. Winkelgleichlauf von Achsen Safety Anwendungen gemäß Sicherheitsklassen zur Anbindung von Sicherheitsgeräten, wie z.B. Not-Aus Anbindung von Feldgeräten in explosionsgefährdeter Umgebung Investitionsschutz durch Anbindung existierender Feldbussysteme Zertifizierung der Produkte für verschiedenste Anwendungen, wie z.B. Food & Beverage, Prozessindustrie, maritime Anwendungen … Bauform robuste Vollmetall-Gehäuse Modulbauweise für Hutschienenmontage, besonders resistent gegen Vibrationen Unempfindlichkeit gegen EMV-Störungen sichert zuverlässigen Datenverkehr auch in EMV-belasteter Umgebung Dauerhaft sichere Steckverbindungen RJ45 Vollmetall Stecker mit zusätzlicher Verriegelung BFOC für LWL Diagnose LEDs (Linkstatus, Power, Kollisionen, Daten) Einfache, kostengünstige Überwachung und Funktionskontrolle der Geräte über Meldekontakt Einbindung der Netzwerkdiagnose in STEP 7 Einbindung von Meldungen aus dem Netzwerk in ein beliebiges vorhandenes B&B-Sytem (z.B. WinCC) keine separate Netzwerk-Management-Software nötig SNMP, Web based Management, RMON Hoher Temperaturbereich 00C °C Netztopologien Linie, Stern, Baum redundanter elektrischer / optischer Ring Hohe Verfügbarkeit Schnelle Medienredundanz im Bereich von Millisekunden in elektrischer/optischer Ringtopologie Redundanz auch für drahtlose Strecken (IWLAN) Redundante Stromversorgung: sichere Kleinspannung DC 2 x 24 V Einsatzort Raue Umgebung Klimatisierte Büros Installation Anlagen-IBS-Personal Netzwerk-Fachpersonal Topologie Anlagenspezifisch Sternförmig Verfügbarkeit Netzausfallzeiten < 300 ms Sekunden bis Minuten- bereich akzeptiert Gerätedichte Niedrig, Switches mit weniger Ports Hoch, Switches mit hoher Portanzahl Netzüberwachung Bestandteil der Anlagenüberwachung Durch ausgebildete Fachkraft Netzwerk- Installation

59 Verbindungs- und Anschlusstechnik (Kupfer)
Übertragungstechnik Kupfer nach Leitungen Twisted Pair nach IEC 11801/61156 Hybrid Variante für Daten+Energie Stecker IP20 RJ45 Steckergesicht aus der Office-Welt Feldkonfektionierbar durch Fast-Connect Stecker IP65 Steckergesicht kompatibel zur IP20-Variante Push Pull Variante für Daten M12 Rundstecker (4 polig) Feldkonfektionierbar PROFINET Netzwerk- Installation

60 Verbindungs- und Anschlusstechnik (LWL)
Übertragungstechnik LWL nach IEC Leitungen Kunststoff LWL (POF*/PCF*) Glas-LWL nach IEC 60793, 60794 Steckverbinder IP 20 SC RJ Push/ Pull-Stecker für POF, PCF, Glas-LWL SC Push Pull/ST-Stecker für Glas LWL Steckverbinder IP 65/67 Steckergesicht kompatibel zur IP20-Variante Push/ Pull- Stecker mit integriertem SC RJ Stecker PROFINET Netzwerk- Installation * POF = Plastic Optical Fiber * PCF = Polymer Cladded Fiber

61 Aktive Netzkomponenten
Umfangreiches Produktspektrum an Industrial Ethernet Switches (Medienart, Schutzart, Funktionalität) Einfach konfigurieren und diagnostizieren mit STEP 7 Umfangreiche Diagnosefunktionen über PROFINET, SNMP, Web Optimale Unterstützung der PROFINET Echtzeitdienste RT und IRT PROFINET Netzwerk- Installation Durchgängige PROFINET Systemlösung inkl. Netzwerkinfrastruktur

62 Projektierung und Diagnose der Switches in STEP 7
Gleiche Projektierungs- und Diagnosesicht wie Feldgeräte PROFINET Port-Konfigurierung Diagnose Netzwerk- Installation Einfache Konfiguration der Switches SCALANCE X mit STEP 7

63 Optische PROFINET-Strukturen
Einsatz von PROFINET auch in Anwendungen mit hoher Anforderung an EMV Einfache Montage der Stecker, auch vor Ort Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch integrierte Diagnose Einsatz von POF- oder PCF-Medien Distanz bei POF: 50m Distanz bei PCF: 100m PROFINET Netzwerk- Installation Erhöhung der Flexibilität durch optische PROFINET-Netzwerke

64 Optische PROFINET-Strukturen
Netzwerk- Installation Überwachung der empfangenen Lichtleistung in den FO-Ports Vorbeugende Wartung möglich, da über Schwellenwerte „Maintenance-Bedarf“ gemeldet wird Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch vorbeugende Wartung

65 Neue PROFINET-Applikationen mit Industrial Wireless LAN
Drahtlose Kommunikation: Mobilität für neue Applikationen fahrerloser Transportsysteme Einschienenhängebahnen (EHB) unzugängliche Installationsorte Überbrückung von Gebäuden und Straßen Mobile Endgeräte Zusätzliche Highlights für die Industrie Redundanz Deterministik Robustheit Wireless Standard IEEE a/b/g & h PROFINET Durch den Einsatz von neuen Technologien wie z.B. drahtlose Kommunikation wird die Flexibilität und Mobilität von Mensch und Maschine verbessert. Ob man unterwegs in der Anlage vom Notebook aus Dokumentation oder Daten vom Server oder Intranet holen möchte oder ob man frei bewegliche Anlageteile (z.B. fahrerlose Transportsystem) transparent an das Anlagennetz anbinden will, kein Problem – mit drahtlosen Kommunikation. Neue Applikationen wie Elektrohängebahnen oder die Überbrückung von Gebäuden sind auch ganz einfach zu realisieren. Natürlich sind die Anforderungen an ein Produkt in der Industrie, wesentlich höher als im Konsumbereich. Man braucht deshalb Produkte in der Industrie, die robust, zuverlässig und sicher sind. Oft ist z. B. eine redundante Verbindung oder eine Überwachung des Zustands der Verbindung notwendig. Es gibt heute drahtlose Produkte, die diese Anforderungen erfüllen. Um Interoperabilitätsprobleme mit Produkten von verschiedenen Herstellern zu meiden, ist es wichtig, dass die Produkte auf internationalen Standards basieren. Im Fall von drahtloser Kommunikation, heißt dies, dass die Produkte die IEEE a/b & g unterstützen. Kurz gesagt; Der Kunde muss wissen, dass seine Funkverbindung so sicher und zuverlässig ist wie der Draht. Netzwerk- Installation SCALANCE W So sicher wie der Draht! SCALANCE W

66 Zuverlässigkeit von IWLAN
Redundanz dank Access Points mit 2 Funkkarten: 2,4GHz und 5 GHz IWLAN in Real-Time Datenreservierung von SCALANCE W ermöglicht Zykluszeiten < 16 ms. Rapid Roaming für Applikation Einschienenhängebahn (EHB) als Ersatz für Schleifleiter PROFINET Access Point Redundanz: Das 2,4 GHz GSM Band ist kostenfrei und nicht anmeldepflichtig. Deshalb nutzen u.a. Bluetooth Geräte und Rauch- und Bewegungsmelder dieses Band, was zu Störungen des IEEE b/g Funkverkehrs führen kann. Dies kann auch zu Verzögerungen im Funkverkehr führen. Mit unserem Dual Access Point kann man eine Redundante Funkverbindung im 2,4 GHz und 5 GHz Band aufbauen. Beide Signale (2,4 GHz und 5 GHz) werden gleichzeitig übertragen und der Access Point arbeitet automatisch mit dem stärkeren Signal. Da gleichzeitige Störungen in 2,4 und 5 GHz Band fast ausgeschlossen werden können, ist eine störungsfreie Funkverbindung gewährleistet. Weiterhin unterstützen die Access Points dan „Spanning Tree“ Algorithmus. Das bedeutet, sollte im Fehlerfall ein Access Point ausfallen, so wird dies in kürzester Zeit erkannt und ein alternativer Weg für den Funk gesucht. Eine Überwachung der Funkverbindung mittels SNMP ist auch möglich. Im Fehlerfall kann eine SNMP Trap ausgelöst werden, die diese Information an ein Netzwerkmanagement Tool oder an die HMI weiter gibt. Deterministik: Anders als beim ungeswitchtem Ethernet (CSMA/CD Verfahren), wird beim WLAN (CSMA/CA) versucht Kollisionen zu vermeiden. Da aber Wireless LAN ein „Shared Medium“ ist, können die Teilnehmer unterschiedliche Zykluszeiten haben, je nach Anzahl der Teilnehmer und des Funkverkehrs. Damit können Reaktionszeiten unterschiedlich sein, was natürlich in der Automatisierung nicht akzeptabel ist.. Mit der Datenreservierungsfunktion des SCALANCE W Access Points kann man bestimmte Clients immer zyklisch triggern und somit erhalten die Clients ein vorhersagbares Zeitfenster für die Datenübertragung. Feste Zykluszeiten < 15 ms können so erreicht werden. Dies ist oft eine Voraussetzung für die Anwendung in der Automatisierung. IWLAN Client Netzwerk- Installation Neue Möglichkeiten durch PROFINET und IWLAN!

67 IT-Standards & Security
PROFINET Process Real-Time Kommuni- kation Safety IT-Standards & Security PROFINET Dezentrale Feldgeräte Netzwerk- Installation Motion Control IT-Standards & Security Verteilte Intelligenz 8

68 Netzwerk-Management Stern
Das Netzwerkmanagement umfasst alle Funktionen zur Konfiguration und Diagnose des Netzwerkes PROFINET nutzt etablierte IT Standards wie DHCP und SNMP Wo IT-Standards für das industrielle Umfeld keine Lösungen bieten, spezifiziert PROFINET zusätzliche Mechanismen PROFINET Übersichtsdiagnose Stern IT-Standards & Security

69 Adressvergabe und Netzwerkdiagnose
Manuelle Adressvergabe über PROFINET DCP (Discovery Configuration Protocol) Automatische Adressvergabe über DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Netzwerkdiagnose über den etablierten IT-Standard SNMP (Simple Network Management Protocol) PROFINET Management Station Diagnose Adress- und Namensvergabe IT-Standards & Security Name IP-Adresse Standort Status Statistik Name IP-Adresse Standort Status Statistik MIB MIB

70 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 PROFINET @ Ferndiagnose FAQs Download Dokumentation Prozess- Optimierung Software-Updates IT-Standards & Security 8

71 Daten in HTML-Seiten und über Applets
Web-Integration PROFINET spezifiziert den Inhalt und den Aufbau von WEB-Seiten und den Zugriff auf die Daten Basis sind standardisierte PROFINET Geräte-Information wie z.B. Gerätename, Status, Statistik Zusätzliche herstellerspezifische Geräte-Informationen wie z.B. SIMATIC Diagnosepuffer ergänzen die Ansicht PROFINET Daten in HTML-Seiten und über Applets IT-Standards & Security Internet

72 Zugriffschutz innerhalb der Anlage und von außen
Schutz vor Fehladressierungen Unberechtigten Zugriffen Spionage Manipulation Security-Lösung ist skalierbar und rückwirkungsfrei Security anwendbar ohne spezielles Expertenwissen VeRwendung bewährter und zertifizierter Security-Standards PROFINET Security IT-Standards & Security Anlagen-Schutz vor Fehlbedienung, Manipulation und Spionage basierend auf Security-Standards 8

73 Netzwerksicherheit durch SCALANCE S
Das Security Modul hat 2 Ports Ein „Grüner“ Port: Zum Anschluss des sichernden Geräts bzw. Netzsegments. Zur Authentifizierung durchs Security Modul Ein “Roter” Port: Zum Anschluss des “unsicheren” Netzes VPN-Tunnels zu anderen Security Modulen Unsicherer Port (zum Anschluss an unsicheres LAN oder WAN) PROFINET Sicherer Port (zum Anschluss an geschütztes LAN) Das Security Modul hat 2 Ports. Am „Grünen“ Port wird das zu sichernde Gerät bzw. Netzsegment angeschlossen. Alle hier angeschlossenen Geräte werden vom Security Modul authentifiziert, d.h. alles was an diesem Port angeschlossen ist, wird „geschützt“. Nur wer berechtigt ist, kann auf die hier angeschlossenen Geräte zugreifen. Am zweiten Port, der so genannte “Rote” Port wird das “unsichere” Netz (z.B. das Internet) angeschlossen. Ab hier werden die VPN-Tunnels zu anderen Security Modulen aufgebaut. Es gibt auch einen SOFTNET Security Client, der als VPN-Client für PCs, PGs und Notebooks im industriellen Umfeld eingesetzt wird. Dieser ermöglicht dem PC durch einen VPN-Tunnel den gesicherten Zugriff auf Teilnehmer hinter den SCALANCE S Security Modulen. In unserer Demoanlage ist diese SOFTNET Security Client Software auf dem PC in der Warte installiert. Die Konfiguration der Security Module erfolgt durch eine Intuitive Projektierung ohne Security Spezialkenntnisse. Das Projektiertool erzeugt die Zertifikate automatisch. IT-Standards & Security Diagnose-LEDs Durchgängige Systemlösung für Industrial Security

74 Netzwerk- Installation
Safety PROFINET Safety Process Real-Time Kommuni- kation IT-Standards & Security PROFINET Dezentrale Feldgeräte Netzwerk- Installation Motion Control Verteilte Intelligenz Safety 8

75 PROFINET setzt auf bewährtes, sicherheitsgerichtetes Kommunikationsprofil
Sicherheitsgerichte Kommunikation via PROFIsafe Technologie einsetzbar für die offenen Standardbusse PROFIBUS und PROFINET „Wireless“-Technologie nutzbar Spezifiziert durch PROFIBUS International Einsetzbar für Bis Kategorie 4 nach EN 954-1 Bis SIL3 nach IEC/EN 61508 Verfügbar seit 1999 Eingesetzt in über Systemen mit über PROFIsafe-Knoten Fail-safe Daten Standard Daten Fail-safe Daten Standard Daten PROFINET PROFIsafe layer PROFIsafe layer Standard- Busprotokoll Standard- Busprotokoll “Schwrzer Kanal" PROFIBUS PROFINET Safety PROFINET - erster, offener Ethernet-Standard mit verfügbarer Sicherheitslösung

76 Fehlersichere Kommunikation, auch drahtlos!
Sichere und Standard-Daten über Funk Hohe Güte der Funkverbindung mit extrem kurzen Reaktions- zeiten durch Industrial Wireless LAN und Rapid Roaming (RR) Perfektes Zusammenspiel von Automatiserungs- und Netz- komponenten aus einer Hand Drahtgebundene und drahtlose Übertragungstechnik in einer Kommunikationsverbindung PROFINET F-CPU Controller IWLAN Access point mit RR 4x IWLAN Client mit RR + ET 200 Safety 2x IWLAN Client mit RR + ET 200 mit Failsafe Sicherheitstechnik auch drahtlos für neue Applikationen für mobile, abgesetzte oder schwer zugängliche Einheiten Nutzen:

77 Integrierte Sicherheittechnik
Höchste Sicherheitsstufe IEC (bis SIL 3) EN 954 (bis Kategorie 4) Koexistenz von Standard- und fehlersicherem Programm auf einem IO-Controller Ein Engineering-System für die Standard- und fehlersichere Programmerstellung Ein Peripheriesystem (bis IP 67) mit Standard- und fehler- sicheren Modulen Factory Automation: Mensch und Maschine PROFINET Controller F-CPU für ET 200S 3 S7-300 F-CPUs CPU 416F-3PN/DP Engineering FUP, KOP Zertifizierte F-Bibliotheken Standardfunktion (ESTOP, …) Pressen & Brenner PROFINET mit PROFIsafe-Profil ET 200pro ET 200S Aktoren, Sensoren Safety Peripherie Sicher Automatisieren mit einer CPU, einem Engineering, einer Peripherie mit PROFINET Nutzen:

78 Steigerung der Produktivität durch ...
Nutzung von Standard- bussen auch für die sicherheitsgerichtete Kommunikation Schnelle Fehlerdiagnose und -behebung durch einheitliche und durch- gängige Diagnose Hohe Flexibilität durch busbasierte Sicherheits- technik Umfassende Automatisierung mit PROFINET PROFINET Fehlersichere Controller HMI Security Switching Proxy Proxy Fehlersichere Peripherie Sensors Drahtlos Motion Control Andere Feldbusse HMI Fehlersichere Antriebe Fehlersichere Peripherie Safety Reduzierter Installationsaufwand , reduzierte Ersatzteilvorhaltung Investitionsschutz duch Migration bestehender Lösungen Innovative Lösungen mit drahtloser Kommunikation

79 Netzwerk- Installation
Process Process PROFINET Real-Time Kommuni- kation Safety IT-Standards & Security PROFINET Dezentrale Feldgeräte Netzwerk- Installation Motion Control Verteilte Intelligenz Process 8

80 PROFINET in der Prozessindustrie
PROFIBUS bietet heute eine Lösung für die Prozessindustrie Nahtloses Zusammenspiel von PROFIBUS und PROFINET Die Anforderungen der Prozessindustrie fließen in den PROFINET Standard ein Proxy Process PROFINET – der Standard für alle Anwendungen in der Automatisierung

81 Zusammenfassung Data I/O Motion Safety Process
PROFINET - Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung Data I/O Motion Safety Process PROFINET PROFINET ist die Lösung für alle Anforderungen in der Automatisierungstechnik Alles aus einer Hand für unsere Kunden PROFIBUS, den weltweit führenden Feldbus PROFINET, den innovativen und umfassenden Industrial Ethernet Standard Die Strategie von Siemens A&D ist mit PROFINET den Trend zum Einsatz von Ethernet in allen Ebenen der industriellen Automatisierung zu treiben Process

82 Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung
PROFINET Der Industrial Ethernet Standard für die Automatisierung

83 Vielen Dank Beispiel: Text Zweite Ebene Dritte Ebene Vierte Ebene
Fünfte Ebene