Mit dem offenen Industrial Ethernet Standard automatisieren und sofort profitieren.

PROFINET Answers for industry.

Ein etablierter Standard …

Alle Ziele erreicht, heute und in der Zukunft ... Der Erfolg Ihrer Anlage wird maßgeblich bestimmt von zuverlässigen Prozessen, Flexibilität und einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Die Steigerung der Produktivität hat dabei höchste Priorität.

2

Das Ergebnis der fortschreitenden Globalisierung ist ein immer härterer Wettbewerb. Um darin bestehen zu können, müssen Sie sich auf konstante Anlagenverfügbarkeit sicher verlassen können. Schnellere Produktwechsel und kürzere Produktlebenszyklen erfordern höchst flexible Prozesse. Nur so können Sie schnell auf individuelle Kundenwünsche reagieren. Auch die Zukunftssicherheit von Investitionen spielt eine immer größere Rolle. Die Antwort auf diese Anforderungen ist ein offener Automatisierungsstandard für Flexibilität, Zuverlässigkeit und Performance: PROFINET.

… vom Büro bis zur Produktion.

… mit PROFINET, dem offenen Industrial Ethernet Standard. Die industrielle Kommunikation spielt für die gesamte Automatisierungstechnik eine große Rolle. PROFINET, der offene Industrial Ethernet Standard, bietet entscheidende Vorteile, die das Reaktionsvermögen und die Zuverlässigkeit Ihrer Prozesse erhöhen. Modulare Maschinenkonzepte und erhöhte Flexibilität im Aufbau von Automatisierungsstrukturen garantieren Ihnen schnelle Reaktionszeiten. Schnelle Übertragungsraten und Anwendungsmöglichkeiten mit Industrial Wireless LAN ermöglichen eine gesteigerte Performance Ihrer Anlage. Mit einem integrierten Diagnosekonzept und einer Safety-Lösung für fehlersichere Kommunikation ist Ihre Anlage konstant verfügbar. PROFINET setzt auf etablierte IT-Standards, unterstützt

uneingeschränkt TCP / IP und ermöglicht den direkten Zugriff von der Unternehmensleitebene bis in die Feldebene. So ist sowohl die vertikale als auch horizontale Integration gesichert. Investitionen sichern: problemloses Einbinden bestehender Systeme Auch das Einbinden bereits bestehender Systeme und Netzwerke ist mit PROFINET kein Problem. PROFINET unterstützt zum Beispiel die Einbindung existierender PROFIBUS Netzwerke und anderer Feldbus-Systeme, wie AS-Interface. So wird einerseits ein hoher Investitionsschutz für bestehende Systeme gewährleistet, andererseits ein stufenweiser Umstieg zu PROFINET ermöglicht.

Die optimale Basis für PROFINET: Industrial Ethernet Ethernet hat sich als der Standard in der Bürowelt etabliert. Durch die große Marktakzeptanz wurde Ethernet permanent weiterentwickelt, zum Beispiel bezüglich der Übertragungsraten. Für die Nutzung von Ethernet zur Erfüllung der harten Anforderungen in der Industrie bieten wir mit Industrial Ethernet seit mehr als 20 Jahren ein standardbasiertes Netzwerk. PROFINET nutzt diese Basis zur Anbindung von Geräten aus der Feldebene bis in die Leitebene und kombiniert somit industrielle Leistungsfähigkeit mit der Durchgängigkeit und Transparenz der Unternehmenskommunikation.

3

Eine Lösung für alle Anforderungen.

Industriegerechte Installationstechnik, Echtzeitfähigkeit, Einbindung dezentraler Feldgeräte, taktsynchrone Motion Control-Anwendungen, einfache Netzwerkadministration und -diagnose,

Safety Integrated Hinsichtlich lückenloser Sicherheit für Mensch, Maschine und Umwelt erfüllt PROFINET alle notwendigen Voraussetzungen. Dabei ermöglicht die Nutzung von PROFIsafe ein Netzwerk für Standardund sicherheitsgerichtete Kommunikation – auf ein und demselben Kabel sowie auch drahtlos mit Industrial Wireless LAN (IWLAN).

Schutz vor unbefugtem Zugriff, effizientes, herstellerübergreifendes Engineering und hohe Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit: mit PROFINET, dem offenen und herstellerübergreifenden Industrial Ethernet Standard, werden

IT-Standards & Security PROFINET bietet alle Funktionen zur optimalen Konfiguration und Diagnose. Über das Internet kann auf alle relevanten Daten zugegriffen werden – von überall aus, weltweit. Dabei erfüllt PROFINET auch die gestiegenen Anforderungen an die Daten- und Netzwerksicherheit.

all diese Anforderungen erfüllt. Einfache Netzwerk-Installation PROFINET setzt konsequent auf 100 Mbit/s Switching-Technologie und unterstützt neben der bei Ethernet üblichen sternförmigen Verkabelung auch linienförmige Netzstrukturen. Das minimiert den Verkabelungsaufwand und sorgt für ein Höchstmaß an Flexibilität. Mit drahtloser Kommunikation mittels IWLAN lassen sich neue Anwendungen in der Industrie erschließen – sogar Bedienen und Beobachten ist drahtlos möglich.

4

Process PROFINET ist als umfassender Standard für alle Aufgaben der Automatisierung konzipiert. Spezielle Anforderungen beim Einsatz in verfahrenstechnischen Anlagen und bei der Anbindung von Prozessinstrumentierungs- und Analysegeräten werden derzeit im Rahmen der Standardisierung erarbeitet. In Sekundärprozessen hat sich PROFINET auch hier schon vielfach erfolgreich im Einsatz bewährt.

Process Real-TimeKommunikation

Safety

IT-Standards & Security

PROFINET

NetzwerkInstallation

Dezentrale Feldgeräte

Motion Control

Real-Time-Kommunikation PROFINET erfüllt alle in der Automatisierung relevanten Echtzeitanforderungen – auch taktsynchron. PROFINET eignet sich also auch für besonders anspruchsvolle Applikationen – beispielsweise aus dem Bereich Motion Control.

Dezentrale Feldgeräte Über PROFINET lassen sich dezentrale Feldgeräte direkt an Industrial Ethernet anbinden. Das ermöglicht einen schnellen Datenaustausch zwischen Peripherie und Controller und sorgt für erheblich bessere Diagnosemöglichkeiten.

Verteilte Intelligenz Motion Control Mit PROFINET lassen sich ohne großen Aufwand sehr schnelle, taktsynchrone Antriebsregelungen für hochperformante Motion Control-Anwendungen realisieren – bei gleichzeitiger uneingeschränkter Nutzung der TCP / IP-Kommunikation. Verteilte Intelligenz PROFINET bietet neue Möglichkeiten bei der Realisierung verteilter Automatisierungsstrukturen: konsequente Modularisierung und einfache Maschine-MaschineKommunikation mit anlagenweitem Engineering – durch Component Based Automation.

5

PROFINET: neue Möglichkeiten mit Industrial Ethernet. Als Bestandteil der IEC 61158 basiert PROFINET auf dem internationalen Standard Ethernet (IEEE 802.3) und setzt konsequent auf Fast Ethernet mit 100 Mbit/s und Switching-Technologie. PROFINET zeichnet sich besonders durch folgende Eigenschaften aus: die gemeinsame Nutzung von Echtzeit- und TCPbasierter Kommunikation auf einer Leitung sowie die skalierbare EchtzeitKommunikation für Steuerungen, dezentrale Peripherie und Motion Control. PROFINET sorgt dadurch für kurze Reaktionszeiten und Durchgängigkeit von der Feldebene bis zur Unternehmensleitebene – und das auch drahtlos mit Industrial WLAN.

6

PROFINET deckt das gesamte Spektrum an Automatisierungsanwendungen ab – und unterscheidet dazu drei grundlegende Kommunikationseigenschaften: • Non-Real-Time wie TCP / IP- und UDP/IP-Kommunikation • Real-Time (RT) und • Isochronous Real-Time (IRT) TCP / IP- und UDP / IP-Kommunikation Die zeitunkritische Datenübertragung mit TCP / IP und UDP / IP ist die kommunikationstechnische Basis – beispielsweise zur Parametrierung und Konfigurierung. TCP / IP ist in der IT-Landschaft ein De-facto-Standard.

PROFINET: ein Standard setzt sich durch. PROFINET wird von PROFIBUS & PROFINET International unterstützt, der weltweit größten Feldbusorganisation mit mehr als 1400 Mitgliedern. Dazu zählen die führenden Anbieter von Automatisierungstechnik und Anwender – sowohl aus der Fertigungstechnik als auch aus Branchen der Prozesstechnik. Die Architektur von PROFINET erarbeiten 30 Arbeitskreise, denen Mitarbeiter aus 70 Firmen angehören. Es sind bereits über 200 PROFINET Produkte von circa 50 Firmen auf dem Markt. Zur Zertifizierung der Produkte wurden spezielle Testlabors eingerichtet. Das weltweite Netz von 32 PROFIBUS Competence Centern unterstützt Sie auch bei allen Fragen rund um PROFINET. Zusätzlich stehen Ihnen die Siemens Competence Center zur Verfügung: ComDeC, Deutschland, Kontakt: [email protected] PIC, USA, Kontakt: [email protected] Erfolgreich im Einsatz in China ... Nachdem PROFIBUS als bisher einziger Feldbus den höchstmöglichen Grad eines nationalen chinesischen Standards (GB / T 20540.1-2006 – GB / T 20540.6-2006) erreicht hat, haben die chinesischen

Standardisierungsbehörden auch PROFINET für den Status einer Vornorm des Typs GB / Z nominiert. Damit besitzt PROFINET – verglichen mit anderen Ethernet-Standards – den höchsten Standardisierungsgrad in China. Dieser Erfolg der Standardisierungsaktivitäten ist die Basis dafür, dass sich beide Technologien schnell weiter etablieren werden. ... und in der deutschen Automobilindustrie Die Automatisierungsinitiative Deutscher Automobilhersteller (AIDA) hat sich in Bezug auf Industrial Ethernet auf eine gemeinsame Vorgehensweise geeinigt: Es wird der Protokollstandard PROFINET mit integrierter Personensicherheit eingesetzt. Ziel ist die einfache und einheitliche Anbindung der eingesetzten Automatisierungskomponenten. Auf Basis von PROFINET mit integrierter Sicherheitstechnik und drahtloser Kommunikation erzielen Automobilhersteller eine nie gekannte Durchgängigkeit in der Kommunikation – und profitieren so von signifikanten Kostenvorteilen bei Inbetriebnahme, Wartung, Diagnose, Betrieb und Ersatzteilhaltung.

Automobilzulieferer setzen vermehrt auf PROFINET und Component Based Automation, da sich so die Inbetriebnahme einer Anlage deutlich beschleunigen lässt. Ein weiterer Trend: drahtlose Automatisierungslösungen auf Basis von PROFINET. Diese lassen sich in kürzester Zeit parallel zur vorhandenen Automatisierungslösung aufbauen – ohne Beeinträchtigung des laufenden Anlagenbetriebs. Fertigungslinien auf Basis von PROFINET mit integrierter Sicherheitstechnik erfüllen alle Erwartungen an die Produktqualität und Prozesssicherheit und ermöglichen deutliche Kosteneinsparungen. Beim Teilehandling lässt sich mit PROFINET eine erhebliche Produktivitätssteigerung erzielen. Gegenüber herkömmlichen Lösungen lassen sich mit PROFINET bei Installation und Integration der Systemkomponenten Einsparungen von 30 bis 35 Prozent erzielen. Mit PROFIsafe können auch zusätzliche Safety-Komponenten schnell und einfach in die Produktionslinie integriert werden, und das sogar drahtlos.

7

Real-Time-Kommunikation

Factory Automation

Motion Control

PROFINET

PG / PC

Industrial Ethernet

250 µs

100 ms IT-Dienste

TCP/IP

Real-Time

Isochronous Real-Time

Skalierbare Real-Time-Kommunikation bei PROFINET

Real-Time-Kommunikation Real-Time (RT) Real-Time wird für zeitkritische Prozessdaten verwendet – also für zyklische Nutzdaten oder ereignisgesteuerte Alarme. Für Echtzeitanforderungen in der Automatisierung nutzt PROFINET einen optimierten Echtzeit-Kommunikationskanal. Das minimiert die Durchlaufzeiten und führt zu einer Leistungssteigerung bei der Aktualisierung von Prozessdaten. Die Performance übertrifft die von herkömmlichen Feldbussen und ermöglicht Reaktionszeiten bis in den Mikrosekundenbereich. Gleichzeitig reduziert sich deutlich die zur Kommunikation benötigte Prozessorleistung im Gerät. Bei dieser Lösung ist der Einsatz von Standard-Netzkomponenten möglich.

8

Die Switches von SIMATIC NET erlauben zudem eine optimierte Datenübertragung. Dazu werden die Datenpakete gemäß IEEE 802.1Q priorisiert. Über diese Priorität steuern die Netzwerk-Komponenten den Datenfluss zwischen den Geräten. Für Echtzeitdaten wird als Standardpriorität Prio 6 zugrunde gelegt, die zweithöchste Stufe. Das gewährleistet eine vorrangige Behandlung gegenüber anderen Anwendungen, denen eine niedrigere Prio-Stufe zugewiesen wird. RT ist die Echtzeitkommunikation für Standardapplikationen zur Anbindung von Feldgeräten, wie dezentraler Peripherie und Antrieben, oder zur Realisierung ver teilter Automatisierungsstrukturen mit PROFINET CBA.

Real-Time-Kommunikation

IRTIRTIRTIntervall Standard-Intervall Intervall Standard-Intervall Intervall

Zyklus 1

Zyklus 2

Zyklus 3

z.B. 1 ms Lageregeltakt Isochrone Kommunikation

RTKommunikation

StandardKommunikation

IRT-Daten

RT-Daten

TCP/IP-Daten

Prinzip von Isochronous Real-Time: Getrennte Zeitbereiche für isochrone und Standard-Kommunikation

Isochronous Real-Time (IRT) Für besonders anspruchsvolle Anwendungen steht die hardwareunterstützte Echtzeit-Kommunikation Isochronous RealTime (IRT) zur Verfügung – beispielsweise für Motion Control-Applikationen und High Performance-Anwendungen in der Factory Automation. Mit IRT wird eine Zykluszeit von bis zu 250 µs bei einem Jitter kleiner 1 µs erreicht. Dazu wird der Kommunikationszyklus durch Bandbreitenreservierung in einen deterministischen Teil und einen offenen Teil aufgeteilt und von einem Sync-Master im Netz an die anderen Teilnehmer vorgegeben. Beide Datenübertragungen existieren nebeneinander – ohne sich gegenseitig zu stören. So kann man beispielsweise mit einem Notebook von jedem Punkt in der Anlage aus auf Gerätedaten zugreifen – ohne Rückwirkung auf die taktsynchrone Regelung oder Produktivkommunikation.

IRT ist für Motion Control-Applikationen ein Muss; hierbei wird die isochrone Kommunikation am Bus taktsynchron in den Controllern und Devices verarbeitet. Für SIMATIC Controller bringt IRT die sichere Beherrschung schneller Vorgänge für: • die Nutzung eines Netzwerks für Prozessdaten und Standard EthernetDaten mit hohem Datenaufkommen (z.B. VoIP) ohne Beeinflussung der Prozessdaten • Maschinen- / Anlagenstrukturen mit Linienverschaltung von vielen Teilnehmern und kleiner Aktualisierungszeit.

Diese zuverlässige Verarbeitung schneller Vorgänge basiert auf der Tatsache, dass IRT-fähige Geräte verkürzte Durchlaufzeiten garantieren – sogar bis zu 30% – und SIMATIC Controller mit IRT die isochrone Buskommunikation unterstützen. Auch die taktsynchrone Verarbeitung in der Applikation ist in Vorbereitung. ERTEC (Enhanced Real-Time Ethernet Controller) Die ASIC-Familie ERTEC unterstützt die PROFINET Echtzeitkommunikation (RT und IRT) und ist die Basistechnologie für durchgängige Systemlösungen mit PROFINET. Der ERTEC 400 wird in Steuerungen und Netzwerkkomponenten, der ERTEC 200 in einfache Feldgeräte (IOs, Drives) integriert. Dabei erfolgt die Unterstützung bei der Entwicklung eigener Geräte in Form von „Development Kits“ und „Competence Centers“.

9

Dezentrale Feldgeräte

PG/PC IO-Supervisor

S7-300

Embedded Controller

Microbox

Steuerung IO-Controller PROFINET Industrial Ethernet

Vision Sensor VS 130-2

ET 200M

Feldgeräte IO-Devices

SINAMICS

ET 200pro

S7-300 mit CP 343-1 LEAN

Das Zusammenspiel von IO-Devices und IO-Controllern

Dezentrale Feldgeräte

Im Standard von PROFIBUS & PROFINET International sind für PROFINET IO folgende Gerätetypen festgelegt: • IO-Controller: Steuerung, in der das Automatisierungsprogramm abläuft • IO-Device: dezentrales Feldgerät, das einem IO-Controller zugeordnet ist • IO-Supervisor: Programmiergerät / PC mit Inbetriebnahme- und Diagnosefunktionen oder HMI-Gerät Das IO-Device liest die Peripheriesignale ein und überträgt sie zum IO-Controller. Dieser verarbeitet sie und überträgt die Ausgangssignale wieder an das IO-Device. 10

Für die direkte Anbindung dezentraler Feldgeräte an Industrial Ethernet hat PROFIBUS & PROFINET International den Standard PROFINET IO definiert. Darüber übertragen Feldgeräte ihre Daten zyklisch an das Prozessabbild der zugehörigen Steuerung. Dabei unterstützt PROFINET 1440 Bytes / Telegramm pro Feldgerät – und übertrifft somit die über einen herkömmlichen Feldbus übertragbare Datenmenge. Zudem lassen sich mit PROFINET IT-Dienste wie Inbetriebnahme über WebMechanismen oder Netzdiagnose über SNMP (Simple Network Management Protocol) auch für Feldgeräte nutzen. Für das Zusammenspiel zwischen Controllern und dezentraler Peripherie unterstützt PROFINET ein Provider / Consumer-Modell. Dabei sendet der Provider seine Daten ohne Aufforderung des Kommunikationspartners an den Consumer, der dann die Daten verarbeitet. Über die Projektierung wird die Zuordnung von Providern zu Consumern festgelegt. Weiterhin unterstützt PROFINET konsequent neben Stern-, Baum- und Ringstrukturen die von den etablierten Feldbussen geprägte Linienstruktur. Durch die Integration von Switch-Funktionalität in die Geräte,

beispielsweise bei den dezentralen Feldgeräten SIMATIC ET 200S, SIMATIC ET 200M oder SIMATIC ET 200pro, kann der Anwender wie gewohnt Linienstrukturen bilden, die sich direkt an der Maschinen- bzw. Anlagenstruktur orientieren. Dies führt zu Einsparungen beim Verkabelungsaufwand und spart Komponenten ein, wie zum Beispiel externe Switches. Zur Anbindung dezentraler Feldgeräte steht ein umfassendes Spektrum an SIMATIC Controllern zur Verfügung, wie die klassischen modularen Controller der SIMATIC S7-300 oder SIMATIC S7-400 oder die neue PROFINET-CPU für die SIMATIC ET 200S. Bevorzugen Sie allerdings Embedded- bzw. PCbasierte Automatisierungsstrukturen, können Sie ebenfalls von den erweiterten Möglichkeiten und der hohen Performance von PROFINET profitieren. Die SIMATIC Embedded AutomationProdukte, wie der neue SIMATIC S7 modular Embedded Controller, nutzen die Offenheit PC-basierter Systeme und bieten zudem ein erhöhtes Maß an Robustheit. Der SIMATIC PC-based Controller SIMATIC WinAC 2008 RTX ist auf Standard-PC-Systemen ablauffähig.

Dezentrale Feldgeräte

PC

Server

PROFINET Industrial Ethernet

PC mit WinAC RTX

SIMATIC ET 200S

Beispiel für Steuerungsaufbau mit SIMATIC WinAC RTX an PROFINET

SCALANCE W786

SIMATIC VS 726A

SCALANCE W747

Gerätebeschreibung und Projektierung Die Projektierung und Programmierung der IO-Devices entspricht der von dezentralen Peripheriegeräten an PROFIBUS DP. Sie erfolgt in gewohnter Weise in SIMATIC STEP 7. Die Geräte werden durch Beschreibungsdateien (General Station Description GSD) eindeutig beschrieben. Diese GSD-Dateien werden in das Projektierungswerkzeug importiert.

SIMATIC ET 200S

Diagnose am HMI mit dem Diagnosepaket „PNIODiag“

entsprechende Programmroutine auf, um auf Fehler zu reagieren. Alternativ lassen sich Diagnoseinformationen auch direkt aus dem Feldgerät (IO-Device) lesen und auf einem IO-Supervisor (PG oder PC) anzeigen. Das IO-Device generiert auch dann einen Diagnosealarm, wenn an einem Kanal ein Fehler auftritt. Ein Quittungsmechanismus gewährleistet die Möglichkeit einer sequenziellen Fehlerbearbeitung im IO-Controller.

Fast Start Up (FSU) Diese Funktion ermöglicht den schnellen Hochlauf von PROFINET IO-Devices innerhalb von weniger als einer Sekunde an SIMATIC-Controllern. Sie optimiert die zeitliche Ankopplung von Roboterapplikationen, wodurch ein schnellerer Werkzeugwechsel am Roboter zum Beispiel im Body Shop einer Automobilproduktion durchgeführt werden kann.

Im Rahmen von Totally Integrated Automation bietet Siemens das kostenlos im Internet ladbare Diagnosepaket „PNIODiag“, um die Diagnoseauswertung von dezentralen Peripheriebaugruppen in Verbindung mit SIMATIC S7 zu vereinfachen: www.siemens.de/automation/ service&support. Die Diagnoseauswertung und Bedienung erfolgt komplett über die Visualisierung.

Diagnose PROFINET IO unterstützt ein durchgängiges Diagnosekonzept zur effizienten Lokalisierung und Behebung eventueller Fehler. Sollte ein Fehler auftreten, generiert das gestörte IO-Device einen Diagnosealarm an den IO-Controller. Dieser ruft im Anwenderprogramm eine

Auch die SCALANCE Netzwerktechnik ist in diese Systemlösung integriert. Die bewährten Industrial Ethernet Switches werden mit SIMATIC STEP 7 konfiguriert – und im laufenden Betrieb wie Feldgeräte diagnostiziert. Dabei werden die Diagnoseinformationen im SPS-Anwenderprogramm verarbeitet.

Diese integrierte Funktionalität bringt Vorteile beim Engineering, bei der Inbetriebnahme und in der Betriebsphase der Anlage.

11

Dezentrale Feldgeräte

Topologische Anlagensicht

Topologische Anlagensicht für mehr Transparenz Für PROFINET Netze bietet der TopologieEditor in SIMATIC STEP 7 bzw. SIMOTION SCOUT die Möglichkeit, die Portverschaltung der Geräte grafisch einfach und schnell darzustellen. Der Editor ist durch Doppelklick auf das entsprechende PROFINET Segment in HW-Konfig einfach zu starten. Ein Offline / OnlineVergleich identifiziert die kommunizierenden Ports und stellt sie tabellarisch oder grafisch dar. Durch die Ermittlung, Darstellung und Überwachung der physikalischen Verbindungen zwischen Geräten an PROFINET IO kann der Administrator auch komplexe Netze leichter überwachen und warten. Zudem erhalten Sie mit dem Topologieeditor eine umfassende Diagnose aller Komponenten im laufenden Betrieb und Unterstützung bei der Dokumentation der Anlage.

12

Tausch eines Geräts ohne PG oder Wechselmedium Zum Tausch eines Geräts im Fehlerfall kann die oben beschriebene Topologieinformation genutzt werden, indem eine Solltopologie vorgegeben beziehungsweise online erfasst wird. Beim Ausfall eines Geräts muss das Ersatzgerät an gleicher Stelle mit gleicher Portverkabelung eingesetzt werden. Der IOController kann durch die verfügbaren Informationen das Gerät selbstständig in die Produktivkommunikation nehmen.

Dezentrale Feldgeräte Panel

Field PG

PROFINET

S7-300

IE/AS-i LINK PN IO

Industrial Ethernet

SCALANCE W788-1RR

SIMOTION D

IWLAN/ PB Link PN IO

ET 200S

AS-Interface

PROFIBUS

ET 200S SIMATIC PX

SINAMICS S120

ET 200pro

IO-Link

Integration von PROFIBUS und AS-Interface über Proxys

Einbindung von Feldbussen PROFINET unterstützt außerdem die problemlose Einbindung existierender PROFIBUS Netzwerke und anderer Feldbus-Systeme, wie zum Beispiel AS-Interface. Das erlaubt den Aufbau beliebiger Mischsysteme aus Feldbusund Ethernet-basierten Teilsystemen sowie einen stufenweisen Umstieg zu PROFINET. Das Proxy-Konzept vereinfacht die Integration bestehender FeldbusSysteme – bei hoher Transparenz. Der Proxy ist am Ethernet der Stellvertreter für ein oder mehrere Feldbusgeräte (z. B. am PROFIBUS). Er sorgt für eine transparente Umsetzung der Kommunikation (keine Tunnelung der Protokolle) zwischen den Netzen und leitet beispielsweise die zyklischen Daten an die Feldbusgeräte weiter.

Als PROFIBUS Master koordiniert der Proxy den Datenaustausch der PROFIBUS Teilnehmer. Gleichzeitig ist er Ethernet-Teilnehmer mit PROFINET Kommunikation. Proxys können als Controller oder als reine Gateways realisiert werden. Das gleiche Prinzip findet Anwendung bei der Integration von AS-Interface-Systemen. Neben drahtgebundenen Proxys an Industrial Ethernet bietet SIMATIC NET auch Stellvertreter mit Industrial Wireless LANAnschluss. PROFINET unterstützt ebenso die einfache Integration von IO-Link. Der neue Kommunikationsstandard ist das innovative und standardisierte Sensorund Aktor-Interface. Die Anbindung erfolgt über einen Master mit integrierten IO-Link-Ports.

13

Motion Control

Motion Control Der Einsatz von PROFINET ermöglicht deutlich leistungsfähigere Maschinen, die sich durch höchste Performance, eine zunehmende Anzahl von Antrieben und kürzeste Reaktionszeiten auszeichnen. PROFINET ist die einzige offene EthernetTechnologie für die industrielle Automatisierung, die in einem einzigen Netzwerk leistungsstarke Echtzeit und gleichzeitig uneingeschränkte IT-Kommunikation sicherstellen kann. Somit können nur mit PROFINET dezentrale und verteilte Automatisierungssysteme in Echtzeit synchronisiert werden, ohne dass ein zweites Netzwerk installiert werden muss.

14

Vor allem für zeitkritische Anwendungen in der Antriebstechnik bedeutet dies einen einzigartigen Vorteil, denn mit den Echtzeit-Funktionalitäten von PROFINET wird ein äußerst schneller taktsynchroner Datenaustausch bei harten Echtzeitanforderungen (Isochronous Real-Time) möglich. Gleichzeitig stehen immer genügend Reserven zur offenen IT-Kommunikation zur Verfügung. Diese lassen sich beispielsweise für Diagnose- und Wartungsfunktionen nutzen.

Motion Control PROFINET Industrial Ethernet

SCALANCE X310

SIMOTION P

SINAMICS S120

SINAMICS S120

SINAMICS S120

Zentrale Automatisierungsstruktur mit Linientopologie und integrierten Switches in den Geräten

Mehr Flexibilität mit modularen und mechatronischen Maschinenkonzepten Die Idee hinter modularen Maschinenkonzepten ist ebenso einfach wie effizient: Man setzt auf wenige standardisierte Module, die sich ohne großen Aufwand an spezielle Anforderungen anpassen lassen. Daraus kann dann eine Vielzahl individueller Maschinenvarianten realisiert werden. Der Vorteil: Maschinen können erheblich schneller in Betrieb genommen werden, und in der Anlage wird ein höheres Maß an Flexibilität erreicht. Mit dem Einsatz von Mechatronik-Konzepten lassen sich Maschinen, anders als bei starren mechanischen Komponenten, allein durch Parametrierung der Software umrüsten – schnell und ohne dazu die Mechanik verändern oder gar austauschen zu müssen. Dabei spielt die hochperformante Vernetzung von verteilten Motion Controllern eine immer wichtigere Rolle.

Notwendige Deterministik für Motion Control Um den für Motion Control-Applikationen erforderlichen Determinismus in der Kommunikation zu gewährleisten, müssen Soll- und Istwerte in fest definierten Zeitabständen (isochron) ausgetauscht werden, um so dynamische Regelkreise über den Bus zu schließen. Für isochrone Kommunikation mit hoher Qualität müssen alle Teilnehmer eines Netzes inklusive der Netzwerkknoten exakt synchronisiert sein, vor allem bei einer hohen Anzahl hintereinandergeschalteter Komponenten. Der IRTMechanismus von PROFINET verwendet dazu ein Verfahren, das alle Zeitparameter der Strecke exakt erfasst und somit eine vollkommen genaue Synchronisation aller Switches auf den Zyklusstart ermöglicht – mit einem Jitter kleiner als eine Mikrosekunde.

Taktsynchroner Kommunikationszyklus – PROFINET mit IRT Um etwa eine elektronische Welle zu realisieren, müssen viele Servoantriebe miteinander synchronisiert werden. Bei PROFINET mit IRT wird der Kommunikationszyklus in verschiedene, zeitlich angeordnete Intervalle eingeteilt. Hierbei ist ein Teil für die Isochrone Real-TimeKommunikation (IRT) reserviert. Durch die Projektierung der Applikation werden die IRT-Telegramme implizit bestimmt und die passenden Projektierungsdaten generiert. Mithilfe eines speziellen Algorithmus wird die optimale zeitliche Anordnung der Einzeltelegramme für jeden Netzabschnitt ermittelt. Daraus wird für jeden Switch festgelegt, wann welches Telegramm von welchem Teilnehmer empfangen werden muss – und zu welchem Teilnehmer es weitergesendet werden muss. So wird ein Telegramm per optimiertem Cut-Through-Verfahren ohne Verzögerung durchgeleitet.

15

Motion Control PROFINET Industrial Ethernet

SCALANCE X310

SIMATIC S7

Modular verteilte Automatisierungsstruktur mit Drive-based Motion Controllern. SIMOTION® D zeichnet sich aus durch die Verschmelzung von Steuerungslogik, Motion Control und Antriebsregelung.

HMI

Zykluszeit

1ms

Anzahl Teilnehmer*

272

128

56

50%

50%

50%

Jitter

SIMOTION D

SINAMICS G 120

SIMOTION D

SINAMICS S 120

SIMOTION D

SINAMICS S 120

* 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.

Ob in dezentralen oder zentralen Automatisierungsarchitekturen: PROFINET ermöglicht eine signifikante Steigerung der Performance.

Durchdacht bis ins Detail: für alle Anforderungen gerüstet. Höchst flexibel mit beliebigen Topologien Flexible Topologien und dadurch bestmögliche Adaption an die Anlage oder Maschine wird durch die Switch-Technologie ermöglicht. Zudem erlaubt die Technologie den Wechsel zwischen verschiedenen Medien. Universell für alle Automatisierungskonzepte In modular aufgebauten Anlagen ermöglicht PROFINET, dass die Kommunikation zwischen den Motion Controllern ebenfalls taktsynchron im isochronen Kanal erfolgen kann. Damit können Anwendungen mit verteiltem Gleichlauf einfach realisiert werden. PROFINET lässt sich durchgängig für alle Automatisierungsstrukturen einsetzen. Denn verteilte Automatisierungslösungen mit modularen Automatisierungskomponenten werden genauso unterstützt wie dezentrale antriebsbasierte Motion ControlKonzepte oder zentrale Architekturen mit einer zentralen Steuerung.

16

Höchste Performance – unabhängig von der Automatisierungsarchitektur Die bei PROFIBUS ohnehin großen Mengengerüste werden von PROFINET noch einmal deutlich übertroffen. Prinzipiell ist die Anzahl der Teilnehmer nicht begrenzt. Ein PROFINET Telegramm kann bis zu 1440 Byte Prozessdaten transportieren. Datensätze können sogar eine Größe von bis zu vier Gigabyte annehmen – etwa um Bilder eines zu bearbeitenden Produkts zu einem Bildverarbeitungssystem zu übertragen, das aus der Kontur des Produkts die Kurvenscheibe für die Bewegung berechnet. Die Leistungsreserven von PROFINET mit IRT sind für die absehbare Zukunft mehr als ausreichend. Das belegt eindrucksvoll folgendes Beispiel: • Zur Regelung hydraulischer Achsen lassen sich Zykluszeiten von 250 µs erzielen – ohne Einschränkung der Offenheit für die IT-Kommunikation.

Motion Control

Controller

PROFIdrive

PROFINET Industrial Ethernet

SINAMICS G120

SIMOTION D

SIMATIC ET 200S

Auch PROFINET nutzt PROFIdrive als das bewährte Applikationsprofil zwischen Controller und Device.

PROFIdrive: die bewährte Antriebsschnittstelle Die funktionale Schnittstelle zwischen der Steuerung und den Antrieben bei PROFINET und PROFIBUS ist definiert durch das PROFIdrive Antriebsprofil von PROFIBUS und PROFINET International (PI). PROFIdrive wurde von der Nutzerorganisation PI spezifiziert und durch die Norm IEC 61800-7 als zukunftssicherer Standard festgeschrieben. Davon profitieren PROFINET Anwender, die bereits Antriebe an PROFIBUS betreiben: Das Anwenderprogramm muss beim Übergang von PROFIBUS auf PROFINET nicht geändert werden. PROFIdrive definiert das Geräteverhalten und das Zugriffsverfahren auf interne Gerätedaten für elektrische Antriebe mit PROFIBUS und PROFINET, vom einfachen Frequenzumrichter bis hin zu hochperformanten Servoreglern.

Ein Antriebsprofil – unterschiedliche Anwendungsklassen Die Einbindung von Antrieben in Automatisierungslösungen ist stark von der Antriebsaufgabe abhängig. Um die komplette Bandbreite an Antriebsanwendungen, vom einfachen Frequenzumrichter bis zu hochdynamischen, synchronisierten Mehrachssystemen, in einem Profil abdecken zu können, definiert PROFIdrive sechs Anwendungsklassen, denen sich die meisten Antriebsanwendungen zuordnen lassen: zum Beispiel die Anbindung von Standardantrieben für Pumpen, Lüfter, Kompressoren bis hin zu Motion ControlAntrieben mit dezentraler, in den Antrieben selber integrierter Motion Control-Intelligenz.

17

Verteilte Intelligenz Engineering, HMI

Maschine 2 ON

Maschine 1 STARTING

ON START STOP

READY

STARTING

START STOP

READY FILLING HELD

CLEANING HELD

STATUS

LIFESTATE

LIFESTATE

Maschine 3 ON START

STARTING READY

STOP

LABELING

RECIPE

LIFESTATE

PROFINET Industrial Ethernet

IE/PB Link ET 200S S7-400 S7-300C

ON START STOP

Labeling

Filling

Cleaning STARTING READY CLEANING

ON

STARTING

ON

START

READY

START

STOP

FILLING

STOP

STARTING READY LABELING

HELD

HELD

HELD

Lifestate

Lifestate

Lifestate

Projektieren der Kommunikation zwischen Maschinen unterschiedlicher Hersteller durch grafisches Verschalten

Verteilte Intelligenz mit Component Based Automation. Zur Realisierung modularer Anlagenstrukturen hat PROFIBUS & PROFINET International einen Standard definiert: PROFINET CBA (Component Based Automation). Im Maschinen- und Anlagenbau hat man bereits gute Er fahrungen mit der Modularisierung gemacht: Öfter benötigte Teile werden vorgefertigt und lassen sich bei Auftragserteilung schnell zu einer individuellen Einheit zusammenstellen. Mit PROFINET CBA lässt sich die Modularisierung mit Hilfe von Software-Komponenten auch auf die Automatisierungstechnik der Anlage ausdehnen. Das standardisierte Engineering Modell unterscheidet zwischen der Programmierung der Steuerungslogik der einzelnen intelligenten Module, der Komponentenerzeugung und der technologischen Projektierung der Gesamtanlage durch Komponentenverschaltung.

18

Flexible Software-Komponenten Unter Software-Komponenten versteht man gekapselte, wiederverwendbare Software-Funktionen. Das können einzelne technologische Funktionen wie Regler ebenso sein wie das Anwenderprogramm einer ganzen Maschine. Wie Bausteine lassen sie sich flexibel kombinieren und leicht wiederverwenden – unabhängig von ihrer internen Programmierung. Die Kommunikation zwischen den SoftwareKomponenten erfolgt ausschließlich über die Komponenten-Interfaces. Nach außen sind an diesen Schnittstellen nur die Variablen zugänglich, die für das Zusammenspiel mit anderen Komponenten erforderlich sind.

Verteilte Intelligenz

Klare Argumente für Component Based Automation: • Verkürzung der Inbetriebnahmephase – Erstinbetriebnahme der unterschiedlichen technologischen Einheiten kann parallel erfolgen • Planungssicherheit – kurze und planbare Inbetriebnahme schafft Sicherheit für die nachfolgende Betriebsphase • Erhöhung der Flexibilität – einfache Anpassung und Erweiterung von Anlagen • Einfache Projektierung der MaschineMaschine-Kommunikation

Einfaches grafisches Projektieren der Kommunikation mit SIMATIC iMap

Programmierung der Steuerungslogik und Komponentenerzeugung Maschinen- oder Anlagenbauer erzeugen die Komponenten – und nutzen für die Programmierung und Konfigurierung der Geräte das jeweilige herstellerspezifische Tool. Bei SIMATIC ist das STEP 7. Anschließend wird die Anwendersoftware in Form einer PROFINET Komponente gekapselt. Voraussetzung dafür: die Software verfügt über die entsprechende Funktion. Das trifft bei STEP 7 zu. Bei der „Kapselung“ wird eine Komponentenbeschreibung PCD (PROFINET Component Description) erzeugt und in die Bibliothek des Verschaltungseditors importiert. Mit SIMATIC iMap hat Siemens den ersten herstellerunabhängig einsetzbaren Verschaltungseditor für PROFINET CBA auf den Markt gebracht.

Komponentenverschaltung mit SIMATIC iMap Die erzeugten PROFINET Komponenten werden mit SIMATIC iMap zu einer Applikation verschaltet – durch einfaches grafisches Projektieren. Damit gehört das aufwändige Programmieren der Kommunikationsbeziehungen der Vergangenheit an. SIMATIC iMap führt die verteilten Anwendungen anlagenweit zusammen und verschaltet PROFINET Komponenten beliebiger Hersteller. Dadurch werden die Kommunikationsverbindungen zwischen den Komponenten aufgebaut. Detailkenntnisse über Einbindung und Ablauf der Kommunikationsfunktionen im Gerät werden dazu nicht benötigt.

Einbindung von Feldbus-Applikationen Mit PROFINET CBA lässt sich eine ganze Feldbus-Applikation als PROFINET Komponente abbilden. Das ist immer dann von Bedeutung, wenn eine bereits bestehende Anlage durch PROFINET erweitert werden soll. Dabei spielt es keine Rolle, mit welchem Feldbus die Teilanlage automatisiert wurde. Damit die bestehende Anlage mit PROFINET kommunizieren kann, muss der Master der einzubindenden Feldbus-Applikation PROFINET fähig sein. Bestehende Controller der SIMATIC S7-300, S7-400 oder SINUMERIK 840D solution line lassen sich durch Kommunikationsprozessoren um PROFINET Funktionalität erweitern. Somit werden innerhalb der Komponente die bestehenden Feldbusmechanismen (z. B. PROFIBUS DP) verwendet – und außerhalb PROFINET Mechanismen. Diese Migrationsmöglichkeit gewährleistet für bestehende Anlagen ein hohes Maß an Investitionssicherheit.

19

Netzwerk-Installation SCALANCE W786-2RR

S7-300

PROFINET Industrial Ethernet Access Points SCALANCE W788-1RR/ W784-1RR/ W786-2RR

IWLAN RCoax Cable

IWLAN PB Link PN IO

SIMATIC Mobile Panel 277 IWLAN Client Module SCALANCE W747-1RR

Access Point SCALANCE W788-1RR

PROFIBUS

ET 200S

ET 200pro

SINAMICS

ET 200S

Verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für die drahtlose Kommunikation

NetzwerkInstallation Die internationale Norm ISO / IEC 11801 sowie ihr europäisches Äquivalent EN 50173 definieren eine anwendungsneutrale, informationstechnische Standardvernetzung für den Bürobereich. Da die Anforderungen an ein Netzwerk im industriellen Umfeld höher sind als in der Bürowelt, beschreibt die PROFINET Guideline „Cabling and Interconnection Technology“ die passive Infrastruktur innerhalb und zwischen Automatisierungszellen für Fast Ethernet mit PROFINET: • Steckverbinder und Leitungen für Kupfer- und LWL-Datennetze • Steckverbinder für 24 V Energieversorgung • Steckverbinder für 400 V Energieversorgung Weiterhin werden die entsprechenden Test- und Prüfbedingungen für die einzelnen Komponenten beschrieben. Durch die Beschreibung aller passiven Komponenten, die für ein PROFINET Netzwerk benötigt werden, kann ein perfektes Zusammenspiel der einzelnen passiven Komponenten sichergestellt werden. 20

Switches PROFINET setzt auf 100 Mbit/s SwitchingTechnologie. Im Gegensatz zu anderen Verfahren kann mit der Switching-Technologie jeder Teilnehmer zu jeder Zeit senden. Denn es besteht immer eine freie Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum nächsten Switch. Diese kann sogar in beiden Richtungen (Senden und Empfangen) gleichzeitig betrieben werden – und besitzt damit eine Bandbreite von 200 Mbit/s. Der Vorteil: Teilnehmer oder Netzbereiche, die das Telegramm nicht benötigen, werden davon auch nicht belastet. Netz-Topologien Netz-Topologien orientieren sich an den Erfordernissen der zu vernetzenden Einrichtungen. Zu den häufigsten Topologien gehören Stern-, Linien-, Baum- und Ringstrukturen. In der Praxis bestehen Anlagen meist aus gemischten Strukturen. Diese lassen sich sowohl mit Kupferverkabelung als auch mit Lichtwellenleitern (LWL) realisieren. Glasfaser-Lichtwellenleiter werden für lange Strecken verwendet. Für kurze Entfernungen sind PlastikLichtwellenleiter wie Polymer Optic Fiber (POF) oder plastikumhüllte Glasfasern wie Polymer Cladded Fiber (PCF) eine einfache, selbstkonfektionierbare Alternative. Für PROFINET stehen passive und aktive Netzkomponenten sowie

Netzwerk-Installation

dezentrale Feldgeräte mit integrierten POF / PCF-Schnittstellen zur Verfügung. Um hohe Verfügbarkeit sicherzustellen, werden die Leitungen bei der Inbetriebsetzung und im laufenden Betrieb auf etwaige Dämpfungsveränderungen durch Materialverschleiß überwacht. Stern Kennzeichen der Sternstruktur ist ein zentraler Switch mit Einzelverbindungen zu allen Endgeräten des Netzes. Anwendungen für sternförmige Netzstrukturen sind Bereiche mit hoher Gerätedichte bei geringen Längenausdehnungen – beispielsweise kleine Fertigungszellen oder eine einzelne Produktionsmaschine. Baum Die Baumstruktur entsteht aus der Verbindung mehrerer Sterne zu einem Netzwerk – gegebenenfalls unter Mischung von LWL- und Twisted Pair-Verkabelung. Sie findet Anwendung bei der Gliederung komplexer Anlagen in Teilanlagen. Linie Realisiert werden kann die Linienstruktur durch einen Switch in der Nähe des anzuschließenden Endgeräts – oder durch einen Switch, der in das Endgerät integriert ist. Die Linienstruktur wird bevorzugt in Anlagen mit weitläufiger Struktur angewendet – beispielsweise Fördersysteme und zur Verbindung von Fertigungszellen.

Drahtlose Kommunikation Neben den genannten Netz-Topologien unterstützt PROFINET auch die drahtlose Kommunikation – mit Industrial Wireless LAN. So lassen sich Techniken, die von Natur aus unter Verschleiß leiden, ersetzen – beispielsweise Schleifleiter. Zudem können fahrerlose Transportsysteme oder mobile Bedien- bzw. Wartungsgeräte eingesetzt werden. Weitere Vorteile dieser innovativen Technologie: deutlich mehr Mobilität und Flexibilität in der Produktion. Die Industrial Wireless LAN-Produkte SCALANCE W basieren auf den gängigen WLAN-Standards (IEEE 802.11). Sie zeichnen sich aus durch ihre robuste Aufbautechnik (IP30 oder IP65), Datenreservierung und Rapid Roaming sowie durch integrierte Security-Funktionen. Zudem bieten sie Funktionen, mit denen Feldgeräte performant an Steuerungen angebunden werden können. Datenreservierung Die Bandbreite zwischen einem Access Point und einem definierten Client wird reserviert. Das gewährleistet diesem Client eine hohe, verlässliche Performance – unabhängig davon, wie viele weitere Clients am Access Point betrieben werden.

Rapid Roaming Rapid Roaming bietet in den SCALANCE W700-RR (Rapid Roaming) die Möglichkeit, ein Funkfeld bereitzustellen, das bewegten Teilnehmern die sehr schnelle Übergabe (Rapid Roaming) von einer Funkzelle zur nächsten ermöglicht. Die Übergabe erfolgt so schnell, dass selbst PROFINET IO-Kommunikation während des Roamings unterbrechungsfrei möglich ist (Aktualisierungszeiten bis zu 20 ms). RCoax Cable Das RCoax Cable ist ein Leckwellenleiter, der in funktechnisch anspruchsvollen Umgebungen als Spezialantenne für die Access Points SCALANCE W fungiert. Der konstruktive Aufbau bewirkt, dass entlang dem RCoax Cable zuverlässig ein Funkfeld zur Verfügung steht. Somit sind die Leckwellenleiter hervorragend für den Einsatz in funktechnisch anspruchsvollen Umgebungen und in jeder Art von schienengeführten Fahrzeugen geeignet.

21

IT-Standards & Security Operations Level

PC

PC

PC Web Server

Ethernet 1.000 MBits/s

SCALANCE X 408-2

1.000 MBits/s

Control Level

SIMATIC S7-400 mit CP 443 1 Adv SIMATIC HMI

100 MBits/s

Field Level

PROFINET Industrial Ethernet SCALANCE W747-1RR SIMATIC HMI

SCALANCE W784-1RR

SCALANCE S612 SCALANCE X208

SIMATIC ET 200S CPU

SINAMICS G120

SIMOTION D410

SIMATIC ET 200M

ET 200pro

Durchgängige Nutzung von IT-Standards und Security mit PROFINET

IT-Standards & Security Mit seiner Basis Industrial Ethernet bietet PROFINET neben einer skalierbaren Echtzeitkommunikation auch StandardTCP / IP-Kommunikation nach IEEE 802.3 – ohne Abstriche. Dies ist die Grundlage für eine durchgängige horizontale und vertikale Vernetzung, ob kabelgebunden oder drahtlos. Richtungsweisende Funktionen und etablierte IT-Standards für Netzwerkmanagement, -diagnose, WebDienste, Security und die Anbindung überlagerter Gigabit-Netze werden von PROFINET so ohne Einschränkungen unterstützt. 22

Netzwerk-Management Gegenüber Feldbussen bietet Ethernet in Verbindung mit TCP / IP und UDP / IP zusätzliche Möglichkeiten für das Netzwerk-Management. Die Aspekte Netzwerkinfrastruktur, IP-Management, Netzwerkdiagnose und Uhrzeitsynchronisation sind Bestandteile des integrierten Netzwerk-Managements. Mit ihm werden Administration und Verwaltung von Ethernet vereinfacht – durch den Einsatz von Standardprotokollen aus der IT-Welt.

IT-Standards & Security

Diagnose-Management Die Zuverlässigkeit des Netzbetriebs hat oberste Priorität im NetzwerkManage ment. Für die Wartung und Überwachung der Netzkomponenten und ihrer Funktionen hat sich in bestehenden Netzen das Simple Network Management Protocol (SNMP) als De-facto-Standard durchgesetzt. SNMP sieht sowohl lesende (Über wachung, Diagnose) als auch schreibende Zugriffe (Administration) auf Geräte vor. Web-Dienste Auf PROFINET Geräte kann auch via WebClients plattformunabhängig und mit standardisierten Tools wie den Browsern Netscape, MS Internet Explorer, Opera oder Firefox zugegriffen werden. Dies geschieht auf Basis von Standardprotokollen und -sprachen aus dem InternetBereich – beispielsweise HTTP, XML, HTML. Die Webserverintegration ermöglicht einen einfachen und ortsunabhängigen Zugriff auf Diagnosedaten der Baugruppen und unterstützt komfortabel vor allem bei Test, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung. Industrial Security Der Einzug von Ethernet-Netzwerken bis in den Feldbereich ermöglicht eine durchgängige Vernetzung aller Automatisierungsebenen – sowie die direkte Verbindung mit Büronetzwerken und zum Internet.

Daraus ergeben sich vielfältige Vorteile und Möglichkeiten. Allerdings bedeutet dies auch, dass Produktionsnetzwerke den gleichen Gefährdungen ausgesetzt sind wie Büronetzwerke – interne Fehlzugriffe oder externe Angriffe. Bereits ein kurzzeitiger Ausfall oder eine kleine Störung kann die Fertigung zum Stillstand bringen und massiven Schaden verursachen. Die Automatisierungstechnik benötigt daher ein Security-Konzept, das Produktionsnetze und Automatisierungskomponenten zuverlässig schützt – und dabei perfekt auf die besonderen Bedürfnisse zugeschnitten ist. Die PROFINET Security Guideline der PROFBUS & PROFINET International (www.profinet.com) beleuchtet Anforderungen und Lösungskonzepte für Daten- und Zugriffsschutz im industriellen Umfeld. Diese Konzepte beinhalten: • Zugriffsschutz auf Automatisierungszellen (Zellenschutzkonzept) • Schutz vor Spionage und Manipulation • Sichere Fernzugriffe über unsichere Netze

Aus diesem Grund lassen sich diese Komponenten überall einsetzen, wo hohe Security-Anforderungen bestehen. Dies gilt sowohl für die Standard- als auch die fehlersichere Kommunikation via PROFIsafe Profil. Gigabit-Netzwerke Während in der Feldebene kurze Reaktionszeiten und kleine Datentelegramme im Vordergrund stehen, steigt im Control Level ständig der Bedarf an hohem Datendurchsatz aufgrund der stark wachsenden Teilnehmerzahl und datenintensiveren Systeme, wie zum Beispiel HMI, SCADA, VISION-Systeme. Als Konsequenz hieraus und dem zunehmenden Zusammenwachsen der Unternehmensleitebene mit der Automatisierungswelt müssen Gigabit-Netzwerke aus der Leitebene direkt und transparent an die Feldebene angebunden werden. Neben der gigabitfähigen Netzwerkinfrastruktur stehen auch gigabitfähige Systemanschlüsse für PC oder SIMATIC S7-300 / 400 zur Verfügung, um überlagerte GigabitNetzwerke an PROFINET anzuschließen.

Diese Sicherheitsziele können durch Einsatz von PROFINET Security-Komponenten wie SCALANCE S erreicht werden. Industrial Security erfüllt auch alle Anforderungen der IEEE 802.11i bezüglich drahtloser Kommunikation. 23

Safety IO-Controller Fehlersichere S7-Kommunikation

2

IO-Controller PROFINET

1

Industrial Ethernet

PN/PN-Koppler SINAMICS Antrieb

SCALANCE W786-2RR

1 IO-Device

IO-Device

Mobile Panel 277F IWLAN

1

IO-Controller/IO-Device-Kommunikation

2

IO-Controller/IO-Controller-Kommunikation Fehlersichere Kommunikation über PROFINET

Safety Für die sicherheitsgerichtete Kommunikation nutzt PROFINET das PROFIsafe Profil. PROFIsafe ist der erste Kommunikationsstandard nach der Sicherheitsnorm IEC 61508, der Standard- und sicherheitsgerichtete Kommunikation auf ein und derselben Busleitung zulässt. Die Vorteile: deutlich weniger Verkabelungsaufwand und geringere Teilevielfalt. Durch die Nutzung des bei PROFIBUS bewährten PROFIsafe Profils auch bei PROFINET sind Anlagenerweiterungen einfach möglich.

Offener Standard PROFIsafe ist das erste vom TÜV zertifizier te Profil für die fehlersichere Kommunikation für Standard-Ethernet. Dies ermöglicht auch drahtlose Kommunikation bei fehlersicheren Anwendungen mit Industrial Wireless LAN. PROFIsafe zählt zu den offenen Lösungen bei sicherheitsgerichteter Kommunikation über Standardfeldbusse. Im Rahmen von PROFIBUS & PROFINET International haben zahlreiche Hersteller von Sicherheitskomponenten und Endanwender aus der Sicherheitstechnik an der Erstellung dieses offenen herstellerunabhängigen Standards mitgewirkt. Als Bestandteil von Safety Integrated ist PROFINET mit PROFIsafe zertifiziert nach IEC 61508 (bis SIL 3), IEC 62061 (bis SIL 3), EN 954 (bis Kategorie 4), NFPA 79-2002, NFPA 85 sowie für den Einsatz bis SIL 3 nach EN 62061. Somit werden höchste Anforderungen für die Fertigungs- und Prozessindustrie erfüllt.

24

Safety

IO-Controller IO-Controller

PROFINET

1

Industrial Ethernet

2 IE/PB Link PN IO

1

IO-Controller/I-DP Slave-Kommunikation

2

IO-Controller/DP Slave-Kommunikation PROFIBUS

I-DP-Slave

DP-Slave

DP-Master SINAMICS Antrieb

Fehlersichere Kommunikation zwischen PROFIBUS und PROFINET

Schutz vor möglichen Fehlern Für die sichere Kommunikation nutzt PROFIsafe die PROFINET Real-TimeKommunikation. Zwischen einer fehlersicheren CPU und einem fehlersicheren Feldgerät oder Antrieb werden neben den Nutzdaten auch Status- und Steuerinformationen ausgetauscht. Dazu ist keine zusätzliche Hardware erforderlich. Bei der Übertragung von Nachrichten existieren verschiedene potenzielle Fehlerquellen – beispielsweise Adressverfälschung, Verlust, Verzögerung etc. Diesen begegnet PROFIsafe mit vier Maßnahmen:

PROFINET bietet folgende Möglichkeiten für die fehlersichere Kommunikation: • Kommunikation zwischen IOControllern über Subnetzgrenzen hinweg – beispielsweise zwischen fehlersicheren CPUs über PN / PNCoupler. • Kommunikation zwischen IO-Controller und IO-Device im gleichen Subnetz (auch wireless) – beispielsweise fehlersicherer CPU und der dezentralen Peripherie SIMATIC ET 200 mit fehlersicheren Modulen.

Netzübergänge ermöglichen die fehlersichere Kommunikation zwischen PROFIBUS und PROFINET: • Kommunikation zwischen IO-Controller und DP-Slave über Netzgrenzen hinweg – beispielsweise zwischen fehlersicherer CPU und der dezentralen Peripherie SIMATIC ET 200 mit fehlersicheren Modulen über IE / PB Link PN IO bzw. IWLAN / PB Link PN IO. • Master- / Slave-Kommunikation zwischen IO-Controller und intelligentem DP-Slave über Netzgrenzen hinweg – beispielsweise zwischen fehlersicheren CPUs über IE / PB Link PN IO bzw. IWLAN / PB Link PN IO.

• Fortlaufende Durchnummerierung der PROFIsafe Daten • Zeitüberwachung • Authentizitätsüberwachung mittels Passwörtern • Optimierte CRC (Cyclic Redundancy Check)-Sicherung Bestehende Lösungen können ergänzt werden, ohne die Verkabelung zu ändern.

25

Siemens bietet Ihnen für PROFINET ein umfassendes Produktspektrum, das die Automatisierungssysteme SIMATIC, SIMOTION und SINUMERIK wie auch PC und Workstations umfasst. Dezentrale Feldgeräte der Produktfamilie SIMATIC ET 200 können direkt an PROFINET angebunden werden. Existierende PROFIBUS Geräte lassen sich ebenfalls in eine PROFINET Lösung integrieren. Abgerundet wird das Produktspektrum mit einer umfassenden Palette von aktiven und passiven Netzwerkkomponenten, Security-Produkten für den Aufbau sicherer Ethernet-Netzwerke in der Industrie sowie der Möglichkeit der drahtlosen Kommunikation mit Industrial Wireless LAN.

Produkte, die Ihnen die Applikationen mit PROFINET leicht machen.

26

Controller Dezentrale Peripherie

Numerische Steuerung

Embedded Controller

HMI

IO-Controller

Security Switching

PROFIsafe

PROFIsafe

PROFINET Industrial Ethernet

Netzübergang Wireless

Robotik

Dezentrale Peripherie

RFID

Wireless

HMI Mobile Panel

Netzübergang

Motion Control & Drives

PROFIsafe PROFIBUS

AS-Interface

Motion Control & Drives

Dezentrale Peripherie

Proximity Switches

Dezentrale Peripherie IO-Link

Dezentrale Peripherie

31

Automatisierungssysteme Controller

Produktfamilie

SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-400

Systemanschluss für SIMATIC S7 und SINUMERIK

SIMATIC S7-mEC

Kurzbeschreibung

Modulare Controller für Systemlösungen in der Fertigungsautomatisierung im unteren bis mittleren Leistungsbereich.

Modulare Controller für Systemlösungen in der Fertigungs- und Prozessautomatisierung im mittleren bis oberen Leistungsbereich.

Multiprotokollfähige Kommunikationsprozessoren für den direkten Anschluss von SIMATIC S7-400, S7-300 und / oder SINUMERIK 840D solution line an PROFINET / Industrial Ethernet – entlasten die CPU der Steuerung von Kommunikationsaufgaben, sind multiprotokollfähig und ermöglichen die vertikale Integration.

SIMATIC Embedded Controller mit Standard I / Os, Standard PCSchnittstellen und PC-Erweiterungen. Der Controller integriert verschiedene Funktionalitäten wie Steuern, Visualisierung und PC-Aufgaben in einem Gerät.

Spektrum

3 Standard CPUs: • CPU 315-2 PN / DP • CPU 317-2 PN / DP • CPU 319-3 PN / DP 3 fehlersichere CPUs: • CPU 315F-2 PN / DP • CPU 317F-2 PN / DP • CPU 319F-3 PN / DP

2 Standard CPUs: • CPU 414-3 PN / DP • CPU 416-3 PN / DP 1 fehlersichere CPU: • CPU 416F-3 PN / DP

für SIMATIC S7-300: • CP 343-1 Lean • CP 343-1 • CP 343-1 Advanced für SIMATIC S7-400: • CP 443-1 • CP 443-1 Advanced für SINUMERIK 840D solution line: • CP 343-1 • CP 343-1 Advanced

• SIMATIC S7-mEC RTX (optional HMI)

Antriebstechnik

Industrielle Kommunikation

Antriebe

Aktive Netzkomponenten

Produktfamilie

SINAMICS G120 / G120D

SINAMICS S120

SINAMICS G130 / G150 / S150 / GM150 / GL150 SM150

SCALANCE X

Kurzbeschreibung

Zentrales (IP20 - G120) wie dezentrales (IP65 - G120D) Antriebssystem mit mehreren Kommunikations-Schnittstellen (RS485, PROFIBUS, PROFINET) ausgestattet, modular im Aufbau sowie mit Safety Integrated-Funktionalitäten. Besonders überzeugend: die netzgeführte Energierückspeisung (Efficient Infeed Technologie) – bestens zum Einsparen von Energie und zusätzlichen Komponenten geschaffen.

Modulares, flexibles Antriebssystem für anspruchsvolle Einzelund Vielachsanwendungen mit Vektor- und Servo-Funktionalität, U / f-Steuerung, Positionier- und Safety Integrated-Funktionen.

Zuverlässige, kompakte und einfach bedienbare Antriebssysteme großer Leistung in allen Spannungs-, Leistungs- und Performancestufen. SINAMICS G130 / G150 / GM150 und GL150 sind dabei die Geräte für Antriebsaufgaben ohne Netzrückspeisung wie Pumpen, Lüfter, Kompressoren, Extruder, Mixer oder Mühlen. SINAMICS S150 und SM150 für anspuchsvolle Antriebsaufgaben mit Netzrückspeisung wie Prüfstände, Zentrifugen, Hebezeuge, Walzwerke, Schachtförderanlagen.

SCALANCE X ist die Produktfamilie industrieller Ethernet Switches und Medienkonverter für Kupferund Lichtwellenleiter in Schutzart IP20, IP30 und IP65. Switche sind aktive Netzkomponenten, die sowohl Real-Time RT als auch Isochronous Real-Time IRT für hohe Anforderungen unterstützen.

Leistungsbereich: 0,37 kW – 132 kW [G120] 0,75 kW – 7,5 kW [G120D]

Leistungsbereich: 0,12 kW – 250 kW [AC Drives] 1,6 kW – 1200 kW [DC / AC Drives] 1,6 kW – 4500 kW [Cabinet Modules]

Spektrum

Anbindung an PROFINET über Communication Board CBE20 mit integriertem 4-Port-Switch (DC / AC Drive).

Leistungsbereich: 75 kW – 1500 kW [G130 / G150] 75 kW – 1200 kW [S150] 0,8 MW – 27 MW [GM150] 5 MW – 30 MW [SM150] 6 MW – 120 MW [GL150]

Medienkonverter dienen optimal zur Umsetzung verschiedener Übertragungsmedien in Netzstrukturen. Switche (managed): • SCALANCE X-200 • SCALANCE X-200 IRT • SCALANCE X-300 • SCALANCE X-400 Medienkonverter (unmanaged): • SCALANCE X-100

.

Motion Control-Systeme

SIMATIC Microbox 427B / Panel PC 477B

SIMATIC WinAC Software-PLC

Systemanschluss für PG / PC / Software

SIMATIC ET 200 Interfacemodule mit CPU

SIMOTION D

Embedded Hutschienen-PC oder Embedded Panel PC (beide lüfterlos und festplattenlos) mit vorinstallierter Windows XP embedded, Software PLC und / oder HMI.

SIMATIC S7-Controller als Software-PLC für den PC mit Windows Betriebssystem und Echtzeiterweiterung.

Kommunikationsbaugruppen und Software zum Anschluss von PG / PC an PROFINET und zur vertikalen Integration.

IM 151-8(F) PN / DP CPU für SIMATIC ET 200S: Feinmodulares, multifunktionales Peripheriesystem mit lokaler Intelligenz in Schutzart IP20.

Antriebsbasiertes flexibles und skalierbares Motion ControlSystem. Motion Control-Funktionalität ist direkt in die Regelungsbaugruppe des Antriebssystems SINAMICS S120 integriert. Anbindung der SIMOTION D4x5 an PROFINET über optionales Communication Board CBE30 mit integriertem 4-Port-Switch.

IM 154-8 CPU für SIMATIC ET 200pro: Kleines, multifunktionales Peripheriesystem mit lokaler Intelligenz in Schutzart IP65 / 67.

• • • •

Microbox 427B-RTX Microbox 427B-HMI / RTX Panel PC 447B-HMI Panel PC 447B-HMI / RTX

• SIMATIC WinAC RTX 2008

• • • •

CP 1616 CP 1604 Dev. Kit DK CP 16xx PN IO CP 1613 oder CP 1623 mit SOFTNET PN IO • PN CBA OPC-Server

SIMATIC ET 200S: • IM 151-8 PN / DP CPU basiert auf einer CPU 314 auf Basis des PROFINET Standards (PROFIBUS optional) • IM 151-8F PN / DP CPU (fehlersichere Variante) SIMATIC ET 200pro: • IM 154-8 CPU basiert auf der CPU 315-2 PN / DP

• • • •

SIMOTION D410 PN SIMOTION D425 SIMOTION D435 SIMOTION D445

Passive Netzkomponenten

Netzübergänge

FastConnect (FC) und optische Netzwerktechnik

zu PROFIBUS

zu AS-Interface

PROFINET zu PROFINET

SCALANCE S und Software Security

Neben dem auf Kupfertechnik basierenden FastConnect System – mit einer breiten Palette an industriellen Installationsleitungen, Anschlussdosen, Steckern (RJ45, M12 und Push Pull), Patchleitungen – steht auch ein umfassendes Spektrum von optischen Übertragungsmedien zur Verfügung.

Netzübergänge zwischen Industrial Ethernet bzw. PROFINET oder Industrial WLAN und PROFIBUS via Link, Steuerungen oder PC für drahtgebundene und drahtlose Anbindung. Die Projektierung erfolgt über STEP 7.

Netzübergang zwischen Industrial Ethernet bzw. PROFINET und ASInterface via Link, Steuerungen oder PC. Die Projektierung erfolgt über STEP 7.

Der „PN / PN Coupler“ ist eine Baugruppe am PROFINET zur anlagenübergreifenden, schnellen und deterministischen IO-Datenkopplung zwischen zwei PROFINET Netzen mit einfachen Mitteln, die sich an der Funktionalität des DP / DP-Kopplers orientiert.

Security-Modules SCALANCE S speziell für die industrielle Automatisierung: Firewall schützt vor unbefugtem Zugriff, VPN (Virtual Private Network) für sichere Authentifizierung und verschlüsselte Datenübertragung, Möglichkeit sicherer Fernzugriffe (z. B. via DSL über Internet). Der SOFTNET Security Client sorgt für gesicherte Zugriffe von PC / Notebooks auf durch SCALANCE S geschützte Automatisierungsgeräte.

FastConnect: • IE FC RJ45 Plug • IE FC M12 Plug PRO • IE FC RJ45 Modular Outlet • IE FC TP Cable Optische Netzstrukturen: • IE SC RJ POF und PCF Plug PRO • Glaslichtwellenleiter • POF- und PCF-Lichtwellenleiter • POF / PCF-LWL Termination Kit

PROFINET IO: • IE / PB Link PN IO • IWLAN / PB Link PN IO für die drahtlose Anbindung über Industrial Wireless LAN PROFINET CBA: • IE / PB Link für PROFINET CBA

• IE / AS-i LINK PN IO

• PN / PN Coupler

Basic Security Modul: • SCALANCE S602 VPN Security Module: • SCALANCE S612 • SCALANCE S613 Software Security: • SOFTNET Security Client

Industrial Security

CNC-Systeme

Dezentrale Peripherie

SIMOTION P

SINUMERIK solution line

SIMATIC ET 200S

SIMATIC ET 200M

SIMATIC ET 200pro

PC-basiertes Motion ControlSystem. Als Betriebssystem kommt Windows XP Professional zum Einsatz, mit einer Echtzeiterweiterung für SIMOTION. Anbindung an PROFINET über optionales Communication Board MCI-PN mit integriertem 4-PortSwitch.

Antriebsbasierte digitale CNCSteuerung für den mittleren bis oberen Leistungsbereich mit integrierter PROFINET Schnittstelle. Zusammen mit dem SINAMICS S120 setzt die Steuerung Maßstäbe hinsichtlich Skalierbarkeit, Flexibilität und Offenheit.

Multifunktionales und feinmodulares Peripheriesystem in Schutzart IP20. Interface-Module mit Kupfer- oder LWL-Anschluss und integriertem 2-Port-Switch. Möglichkeit der Nutzung von Standard- und / oder fehlersicherer Kommunikation. Integrierte Antriebstechnik (Motorstarter und Frequenzumrichter).

Modular aufgebautes Peripheriesystem in Schutzart IP20 – die hochkanalige S7-300 Peripherie. Interface-Modul mit KupferAnschluss und integriertem 2-PortSwitch.

Besonders kleines, sehr robustes und leistungsfähiges Peripheriesystem in Schutzart IP65 / 67 für den schaltschranklosen Aufbau. Interface-Modul mit KupferAnschluss und integriertem 2-PortSwitch. Möglichkeit der Nutzung von Standard- und / oder fehlersicherer Kommunikation. Integrierte Antriebstechnik (Motorstarter und Frequenzumrichter).

1 Leistungsvariante für PROFINET: • SIMOTION P350

SINUMERIK 840D sl: • NCU 720.2 PN • NCU 730.2 PN

4 Interface-Module für PROFINET: • IM 151-3 PN • IM 151-3 PN HF • IM 151-3 PN FO • IM 151-3 PN HS

1 Interface-Modul für PROFINET: • IM 153-4 PN

1 Interface-Modul für PROFINET: • IM 154-4 PN HF

Sensorik Industrial Wireless Communication

Sensorik

SCALANCE W-780 Access Points

SCALANCE W-740 Client Modules

Leckwellenleiter

Machine Vision SIMATIC MV

SIMATIC RFID Kommunikationsmodule

Standardbasierte IWLAN-Access Points in robustem Design und mit integrierten Security-Funktionen sowie erweiterter Funktionalität (z. B. Datenreservierung und Rapid Roaming) – für die performante Anbindung von Feldgeräten an Steuerungen.

SCALANCE W-740 Client Modules eignen sich optimal zur Anschaltung von Teilnehmern mit PROFINET / Industrial EthernetAnschluss (wie z. B.: ET 200pro oder ET 200S), die in IWLANFunknetze und in PROFINET Umgebung eingebunden werden sollen.

Leckwellenleiter als Spezialantenne für Access Points SCALANCE W in funktechnisch anspruchsvollen Umgebungen einsetzbar.

Intelligente Vision Sensoren für die Objektfindung und -formprüfung (SIMATIC VS120) und für das Lesen von Data-Matrix-Codes (SIMATIC VS130-2), sowie intelligente Kameras der VS720A / -S-Serie für die automatische Inspektion, Qualitätsprüfung, Produktionsüberwachung oder Teileerkennung lassen sich als IO-Device an PROFINET betreiben.

SIMATIC RF170C ist ein Kommunikationsmodul zum Anschluss der RFID-Systeme an PROFINET über die dezentrale Peripherie SIMATIC ET 200pro. Mit dem Kommunikationsmodul RF180C ist der direkte Anschluss an PROFINET möglich. An den Kommunikationsmodulen können die Schreib- / Lesegeräte aller RFID-Systeme betrieben werden. Sie alle bieten PROFINET onboard sowie einen integrierten 3-PortSwitch für den Aufbau von Linienund Baumstrukturen.

Schaltschrank, IP30: • SCALANCE W-784 hohe klimatische Anforderungen, IP65: • SCALANCE W-786 Schaltschrankloser Aufbau, IP65: • SCALANCE W-788

SCALANCE W-740 Client Modules für: • Schaltschrank (IP30) • schaltschranklosen Aufbau (IP65)

• IWLAN RCoax Cable

Sensor für die Objektfindung: • SIMATIC VS120 Sensor zum Lesen des Data-Matrix-Codes: • SIMATIC VS130-2 Intelligente Kamera: • SIMATIC VS720A

• SIMATIC RF170C • SIMATIC RF180C

Industrie-PCs

Bedien- und Beobachtungsgeräte

Rack PC

Box PC

Panel PCs

SIMATIC Panels / Multi Panels

SIMATIC Mobile Panels

Der SIMATIC Rack PC 847B ist ein robuster und höchst erweiterbarer Industrie-PC im 19“-Format (4HE). Er bietet eine hohe Investitionssicherheit durch ausgeprägte Langzeitverfügbarkeit und garantiert in besonders rauen Umgebungen – etwa bei hohen Staub-, Temperatur- und Schockbelastungen – einen sicheren Betrieb im industriellen Umfeld. Er bietet PROFINET onboard sowie einen integrierten 3-Port-Switch für den Aufbau von Linien- und Baumstrukturen.

SIMATIC Box PCs sind besonders robuste und zuverlässige IndustriePCs in kompakter Bauform für den universellen Einbau in Maschinen, Steuergehäusen und Schaltschränken. Sie zeichnen sich aus durch hohe Performance bei geringem Platzbedarf sowie durch den modularen Aufbau mit hoher Servicefreundlichkeit. Sie alle bieten PROFINET onboard sowie einen integrierten 3-PortSwitch für den Aufbau von Linienund Baumstrukturen.

Panel PCs haben ihre Stärke beim maschinennahen Bedienen und Beobachten und sind als leistungsstarke Industrie-PCs offen für weitere Aufgaben: Steuern, Regeln, Datenverarbeitung und Motion Control sind nur einige Beispiele dafür.

Maschinenbedienung und -überwachung in verschiedenen Leistungsklassen als Touch Panels (TP) mit berührungssensitivem Display oder als Operator Panels (OP) mit Folientastatur.

Die tragbaren Bediengeräte ermöglichen das Bedienen und Beobachten am eigentlichen Ort des Geschehens mit Sichtkontakt zum Prozess. Safety Wireless stellt Sicherheitsfunktionen (Not-Halt und Zustimmtaster) an jedem Punkt einer Maschine oder Anlage zur Verfügung – drahtlos mit Industrial WLAN.

• SIMATIC Rack PC 847B

• SIMATIC Microbox PC 427B • SIMATIC Box PC 627B • SIMATIC Box PC 827B

• SIMATIC Panel PC 477B • SIMATIC Panel PC 677B

• • • • • •

Multi Panels zeichnen sich insbesondere durch Performance, Offenheit und Erweiterbarkeit aus. Sie erlauben die Integration mehrerer Automatisierungsaufgaben auf einer Plattform.

TP 177B OP 177B TP 277 OP 277 MP 277 MP 377

• Mobile Panel 177 • Mobile Panel 277 • Mobile Panel 277 IWLAN (auch mit Sicherheitsfunktion)

Software / Engineering

Technologie

Engineering Tools

Technologiekomponenten

SIMATIC STEP 7

SIMOTION SCOUT

SIMATIC iMap

SINEMA E

ERTEC / Development Kits für ERTEC und PROFINET IO

Weltweit meistbekannte und -genutzte Programmiersoftware in der industriellen Automatisierung. Einfacher Übergang von PROFIBUS auf PROFINET durch einheitliches Engineering und Diagnose.

SIMOTION SCOUT ist das Engineering Tool für das Motion Control-System SIMOTION. Die Projektierung von PROFINET Feldgeräten erfolgt in der von PROFIBUS gewohnten Art und Weise.

SIMATIC iMap ist das Engineering Tool für Component Based Automation. Es führt verteilte Anwendungen anlagenweit und herstellerübergreifend zusammen. Weiterhin ermöglicht es die einfache Maschine-Maschine-Kommunikation – Kommunikation konfigurieren anstatt programmieren.

SINEMA E (SIMATIC Network Manager Engineering) ist ein Softwaretool zur effizienten Planung, Konfiguration, Simulation und Messung (Site Survey) industrieller WLANAnwendungen nach Standard 802.11 a / b / g / h im Innenund Außenbereich. Das geplante und gemessene Netzwerk kann komplett dokumentiert werden.

Hochperformante Ethernet Controller mit integriertem Real-Time-Switch zur Integration der PROFINET Echtzeitkommunikation (RT und IRT): ERTEC 400 mit integriertem 4-Port-Switch, ARM 946 RISC sowie PCI Interface und ERTEC 200 mit integriertem 2-Port-Switch, ARM 946 RISC und integrierten Phys. Development Kits, die bei der Entwicklung eigener PROFINET IO-Devices unterstützen – inkl. Hardware und Software (ERTEC).

• SIMATIC STEP 7 V5.4 SP4

• SIMOTION SCOUT V4.1

• SIMATIC iMap V3.0 SP1

• SINEMA E Lean • SINEMA E Standard

ERTEC: • ERTEC 200 • ERTEC 400 Development Kit DK: • ERTEC 200 PN IO • ERTEC 400 PN IO Development Kit für PROFINET IO-Devices

Success Stories

Gebrüder Heller Maschinenfabrik GmbH – Werkzeugmaschinen und Fertigungssysteme, Deutschland Anforderungen Die Gebrüder Heller Maschinenfabrik GmbH ist spezialisiert auf Maschinen zur zerspanenden Bearbeitung von Metall. Für seine Kunden in der Automobilindustrie realisiert das weltweit agierende Unternehmen höchst flexible, zuverlässige und zukunftssichere Lösungen: Systeme, mit denen sich das unbekannte Teilespektrum von morgen kostengünstig fertigen lässt und die es erlauben, mit hoher Produktivität auf flexible Losgrößen zu reagieren – bei niedrigen Life-Cycle-Kosten. Dazu setzt Heller auf durchgängige Vernetzung – mit PROFINET. Lösung Das Heller ModuleLineSystem (MLS) ist ein innovatives, durchgängig vernetztes flexibles Fertigungssystem. Es gewährleistet den freien Transport der Werkstücke und Werkzeuge zwischen den flexiblen Bearbeitungsmodulen durch Mobile Handlings Units. Das MLS ist mit neuartiger Automation, einer fehlersicheren SIMATIC S7, SIMATIC NET Wireless-Kommunikation für die zentrale Steuerung und SINUMERIK 840D sl in den Bearbeitungsmaschinen ausgestattet. Das erlaubt eine 5-Seiten-Komplettbearbeitung der Werkstücke und ermöglicht es, flexibel und kostengünstig auf Produktionsveränderungen zu reagieren. Durch seinen modularen Aufbau

32

und die Skalierbarkeit ist das MLS deutlich flexibler und produktiver und damit zukunftssicherer als starr verkettete, am Limit arbeitende Einzelmaschinen. Das wird erreicht durch eine zentrale Steuerung über PROFINET – zum Transfer der Steuerungsdaten, der Automatisierungstechnik und Logistikdaten, hochperformant, sicherheitsgerichtet und in Echtzeit. Nutzen Die Komplettbearbeitung der Werkstücke reduziert Rüst- und Nebenzeiten – für mehr Produktivität. Das zentrale Steuerungskonzept mit PROFINET erspart den PC in der Maschine. Weitere Vorteile: die zentrale Programmund Teileverwaltung sowie ein optimales Verkettungssystem mit hoher Verfügbarkeit jeder Bearbeitungsmaschine. So werden zukünftige Erweiterungen des MLS erleichtert. PROFIsafe erlaubt höhere Sicherheit mit Sicherheitskategorie 3, den Verzicht auf Sicherheitsrelais und einen kompakten, aufgeräumten Schaltschrank. Die Antriebe SINAMICS S120 bieten reduzierte Verlustleistung sowie verbesserte Ein- / Rückspeisefähigkeit bei gleichzeitig verringertem Platzbedarf. All das verringert die Layoutfläche gegenüber vergleichbaren Anlagen um 20 Prozent. Mit anderen Worten: mehr Modularität und Skalierbarkeit für ein flexibles Maschinenkonzept.

Success Stories

Arcelor – Stahlindustrie, Frankreich

Xuzhou – Tabakindustrie, China

Anforderungen Mit 320.000 Mitarbeitern in über 60 Ländern ist Arcelor Mittal die weltweite Nummer eins in der Stahlindustrie. Das Unternehmen vereint die beiden Stahlgiganten weltweit – Arcelor und Mittal Steel. Arcelor Mittal steht an der Spitze der wesentlichen globalen Märkte, darunter die Automobil-, Bau-, Haushaltsgeräte- und Verpackungsindustrie. Arcelor Mittal ist führend hinsichtlich F&E und Technologie und bietet beträchtliche unternehmenseigene Bestände an Rohmaterialien und ausgezeichnete Vertriebsnetzwerke. Für eines seiner Werke in Frankreich plante Arcelor Mittal die Einführung eines kostengünstigen Transportsystems, das sich durch höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit auszeichnet und ebenfalls zu einer Reduzierung der Wartungsgemeinkosten beiträgt. Zu den weiteren Vorgaben zählten schnelle Installation und Inbetriebnahme sowie die Anbindung der MES-Ebene.

Anforderungen Die 1939 gegründete Tabakfabrik Xuzhou mit Standort in der Ostprovinz Jiangsu ist eine der größten Tabakfabriken in China mit einem Anlagevermögen von 1,7 Milliarden RMB (125.120.428 $) und einem Jahresausstoß von 0,5 Millionen Stangen Zigaretten. Der Zigarettenhersteller war an der Umsetzung einer innovativen Automatisierungslösung interessiert, die mehr Flexibilität zur Herstellung einer größeren Anzahl von Produktvarianten bietet. Weitere Systemanforderungen des Kunden waren leichte Rückverfolgbarkeit der Produktionsprozesse und eine Gesamtreduzierung der Produktionskosten.

Lösung Die neue Lösung überzeugt in jeder Hinsicht und zeichnet sich durch ein Höchstmaß an Flexibilität und Anlagenverfügbarkeit aus. Die außerordentlich zuverlässigen Industrial WLAN-Komponenten SCALANCE W ermöglichten die zügige Installation und Inbetriebnahme der Lösung, die aufgrund der durchgängig integrierten Verwendung des Ethernets leicht an die Steuerungs- und MES-Ebene angebunden werden konnte. Dank der hervorragenden Performance des Transportsystems arbeitet der Systemintegrator bereits an weiteren Projekten auf der Grundlage der gleichen Technologie: PROFINET und IWLAN. Nutzen Der für die Durchführung des Projekts zuständige Systemintegrator 4IT entschied sich für eine drahtlose Siemens Lösung auf der Basis von PROFINET. Zwei automatisierte Transportkräne sowie zwei automatisierte Führungsfahrzeuge (AGV) sind drahtlos an SCALANCE W-Komponenten angebunden. Auf den mobilen Einheiten kommen SIMATIC CPU 317-2 PN / DP als IO-Controller und SIMATIC ET 200S als dezentrale Peripherie zum Einsatz – ebenso wie Touchpanel TP 170A zum Bedienen und Beobachten vor Ort. SCALANCE X208-Switches dienen als Netzwerkinfrastruktur.

Lösung Der Kunde entschied sich für die modulare Systemlösung mit PROFINET CBA (Component Based Automation), die ihm die notwendige Fertigungsflexibilität bietet. Die Lösung von Siemens umfasst mehr als zehn SIMATIC S7-400 CPUs mit den Kommunikationsprozessoren SIMATIC NET CP 443-1 Advanced und über 60 SIMATIC ET 200S Peripheriegeräte mit integrierter PROFINET Schnittstelle. Weiterhin eingesetzt sind Bedien- und Beobachtungsplätze mit WinCC, basierend auf SIMATIC Panel PCs und CP 1616. SCALANCE X-400 Industrial Switches bilden das Rückgrat des Netzwerks. Nutzen Durch Verkürzung der Fertigungsdauer hat die neue Lösung zu erheblichen Kosteneinsparungen geführt. Die durch das modulare Design von PROFINET CBA erhöhte Systemflexibilität ermöglicht eine schnellere Anpassung der Produktion an die Markterfordernisse. Außerdem erlaubt das System eine Aufzeichnung der laufenden Produktionsprozesse in Echtzeit.

33

Success Stories

Hennessy – Herstellung und Abfüllung von Cognac, Frankreich Anforderungen Die wichtigste Linie im Abfüllwerk La Vignerie von Hennessy ist die „Linie 11“, die automatisierte Produktlinie für das Abfüllen von VS- und VSOP-Cognac. Die automatisierte Produktion dieser hochwertigen Güter erfordert absolute Zuverlässigkeit und Schnelligkeit beim Einstellen der Produktionsanlagen und beim Datentransfer innerhalb der Anlage. Zudem muss Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Anlagen und Automatisierungskomponenten zu jeder Zeit gegeben sein. Lösung Um diese hohen Anforderungen zu erfüllen, setzt der Cognac-Hersteller auf ein redundantes PROFINET Netzwerk von Siemens mit Controllern aus der SIMATIC S7-300-Produktlinie. Die deterministische Qualität von PROFINET CBA (Component Based Automation) auf Basis der PROFINET Echtzeitkommunikation RT, mit dem die Steuerungen der Produktionsanlagen mit denen des Transportbands verbunden werden, ist hier der Garant für Zuverlässigkeit und optimale Leistung der Anlage. Und zum Thema Schnelligkeit: Der Dialog zwischen jeder Komponente der Linie 11 basiert auf einem Austausch von maximal 200 Datenwörtern über das Netz und einer garantierten Zykluszeit von 50 ms. Mit dieser Architektur wird ein Anschluss an das Firmen-Ethernet möglich, so können einzelne Module aus dem Hennessy SAP-ERP-Verwaltungssystem eingebunden werden. Alle Steuerungen (SIMATIC S7-300 mit CPU 315-2 PN / DP) der Linie, die aus 3 Transportstrecken und 8 Produktionsanlagen besteht, sind über SCALANCE X204-2 Switches an das redundante PROFINET Ringnetzwerk angeschlossen. Nur der erste Transportantrieb ist zusätzlich mit dem Switch X202-2IRT ausgestattet, welcher die Ring-Redundanz und wenn nötig die Selbstheilung des Rings steuert.

34

Nutzen Der Informationsaustausch über PROFINET CBA ist einfach zu realisieren. Software-Komponenten können per Drag&Drop von Entwicklern eingesetzt, ausgetauscht und verschaltet werden – dies bedeutet einen erheblichen Zeitgewinn sowohl in der Projektierungsphase als auch hinterher beim Aufbau der Kommunikation zwischen den Steuerungen. Zudem garantiert die bei Hennessy eingesetzte Lösung sowohl die geforderte hohe Zuverlässigkeit als auch eine gesteigerte Effizienz der Anlage.

Success Stories

CAMotion Inc. – Maschinenbau, USA

BMW – Automobilindustrie, München

Anforderungen Der US-amerikanische Systemintegrator mit Firmensitz in Atlanta, Georgia realisierte für einen seiner Kunden ein innovatives Safety-Steuerungsnetzwerk für große Überkopf-Kran-Roboter-Systeme – eine innovative Lösung, mit der sich Standard- und fehlersichere Kommunikation drahtlos betreiben lassen. Zudem erhoffte sich der Auftraggeber von der neuen Lösung Kosteneinsparungen gegenüber herkömmlichen Ansätzen, ein hohes Maß an Robustheit und Zuverlässigkeit sowie eine Minimierung des Risikos. Ein weiterer wichtiger Aspekt: Zukunftssicherheit. Die Lösung sollte sich flexibel erweitern und an aktuelle Anforderungen anpassen lassen.

Anforderungen Beim Automobilhersteller in München war die Modernisierung einer Pressenstraße nötig, da teilweise die Ersatzteilverfügbarkeit nicht mehr gewährleistet werden konnte. Diese Modernisierung beinhaltete eine Umstellung der Automatisierung der Feeder-Stationen auf das Motion ControlSystem SIMOTION D mit SINAMICS S120-Antrieben. Bei komplexen Fertigungen in der Automobilindustrie ist eine standardisierte und durchgängige Kommunikation in Anlagen absolut notwendig, denn nur so können Abläufe in der Produktion effizient gesteuert, überwacht, optimiert, diagnostiziert und gewartet werden.

Lösung CAMotion entschied sich für die – nach eigenen Aussagen – einzig verfügbare Lösung, die den hohen Anforderungen gerecht wurde: eine Kombination aus fehlersicheren Siemens Steuerungen, die über PROFINET mit PROFIsafe Profil an die eingesetzten Sicherheitskomponenten angebunden sind. Zum Einsatz kommen: die SIMATIC CPU 315F-2 PN / DP (am Boden) sowie die fehlersichere Peripherie SIMATIC ET 200S mit Safety-Modulen (auf dem beweglichen Kran). Die Basis für die drahtlose Kommunikation schaffen die Industrial Wireless LAN Access Points SCALANCE W788 sowie Industrial Ethernet Switches SCALANCE X208.

Lösung Bei der Modernisierung der Pressenstraße in München kommt erstmals PROFINET zum Einsatz – sowohl in der Feldebene als auch in der horizontalen Integration. Die Automatisierung der Pressenstraße wird nun dezentral gesteuert – jede der installierten Funktionsgruppen hat eine eigene Steuerung. Die zyklische Kommunikation auf der Feldebene läuft über PROFINET mit RT (Real-Time), der bisherige Feldbus wurde somit ersetzt. Die Verkettung der einzelnen SIMOTION D445-CPUs der Pressenstraße wird mit einem PROFINET Strang betrieben, der IRT-fähig ist (Isochronous RealTime). Somit wird erstens die Synchronisation der Lagereglertakte aller CPUs gewährleistet und zweitens die Koordination der Feeder mit der SIMOTION Funktion „Verteilter Gleichlauf“. Eine nahtlose horizontale Integration ist garantiert. Durch die Offenheit des PROFINET Standards können nicht PROFINET fähige Komponenten der Presse mit Interface-Modulen einfach integriert werden.

Nutzen Die Lösung von CAMotion ist ein echter Meilenstein in der Automatisierung: Erstmals werden Safety und Wireless in einer Applikation kombiniert. Auch sonst zeigt sich der Auftraggeber in jeder Hinsicht begeistert. Da nur ein Netzwerk für alle Aufgaben benötigt wird, lassen sich deutliche Kosteneinsparungen erzielen. Zudem arbeitet die flexible, erweiterbare und modulare Lösung seit ihrer Inbetriebnahme höchst zuverlässig und lässt sich einfach warten. Das liegt auch an den komfortablen Diagnosemöglichkeiten sowie der effizienten Fehlerbehebung.

Nutzen Durch den Einsatz von PROFINET in komplexen Automatisierungslösungen, wie bei BMW im Presswerk München, wird der Gesamtprozess sicherer, was sich wiederum in einer gesteigerten Effizienz, höherer Produktivität und einer gesteigerten Ausbringung bemerkbar macht. Der Einsatz des Standards PROFINET sichert BMW als einem der innovativsten Kfz-Hersteller der Welt bereits heute Produktivitäts- und Wettbewerbsvorteile der Zukunft.

35

Weitere Informationen zu PROFINET: www.siemens.de/profinet zu PROFINET bei PROFIBUS & PROFINET International: www.profinet.com zu PROFINET Technologie: www.siemens.de/ertec

Siemens AG Industry Sector Industry Automation and Drives Technology Postfach 48 48 90327 NÜRNBERG DEUTSCHLAND www.siemens.de/profinet

Änderungen vorbehalten Bestell-Nr.: E20001-A22-M116 Dispostelle 06334 2100/10762 ML.016DS.52808 WS 04085. Gedruckt in Deutschland © Siemens AG 2008

Die Informationen in dieser Broschüre enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.