PROFINET SIMATIC PCS 7 V9 Innovation Tour

Grundlagen Industrial Ethernet Ethernet Verkabelung CAT5 / CAT6 Physik
Kupferkabel oder Lichtwellenleiter
Meistens 4-Adriges Kupferkabel
Übertragung „Full Duplex“

100 MBit/s 100 MBit/s 100 MBit/s full duplex

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Grundlagen Industrial Ethernet Ethernet damals – Shared Network

HUB

HUB

I0I0I0III 0I0I00II 0I00I0III I0I0I0I0I II0I0I0I

HUB

I0I0I0III I0I0I0III 0I0I00II 0I0I00II 0I00I0III 0I00I0III I0I0I0I0I I0I0I0I0I II0I0I0I II0I0I0I


Hubs als Netzwerkverteiler
Keine parallele Datenübertragung
Medienkontrolle CSMA/CD Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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Grundlagen Industrial Ethernet Ethernet heute – Switched Network

I0I0I0III 0I0I00II 0I00I0III I0I0I0I0I II0I0I0I

I0I0I0III I0I0I0III 0I0I00II 0I0I00II 0I00I0III 0I00I0III I0I0I0I0I I0I0I0I0I II0I0I0I II0I0I0I


Switches als Netzwerkkomponenten
Parallele Übertragung von Datenpaketen
Medienkontrolle wir nicht benötigt Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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Diagnose Status/Steuern

Steuerung IO-Controller

PG/PC Supervisor

Parametrierung
















Grundlagen Profinet Geräte und Rollen




Feldgerät IO-Device

Konfigurierung Peripheriesignale Alarme

PROFINET IO-Device (analog zum Profibus Slave) PROFINET IO-Controller (analog zum Profibus Master) PROFINET IO-Supervisor

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Grundlagen Profinet Warum überhaupt Profinet und nicht TCP/IP?

Internet

Factory Automation

100ms

Motion Control

250µs

TCP/IP

IT-Dienste

IRT

RT
TCP/IP ist nicht deterministisch
TCP/IP ist zu langsam
Profinet Realtime (RT) und Profinet Isochrones Realtime (IRT) und gleichzeitig „normales“ TCP/IP über das gleich Kabel Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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Grundlagen Profinet Priorisierung von Echtzeitdaten durch VLAN Tag Real Time Daten PROFINET RT / IRT Zyklische IO Daten

PN IO Daten

Non Real Time Daten TCP / IP Kommunikation z.B. IP Kameras, ...

TCP/IP Daten

35%

PN IO Daten

Queue- / Port-Auslastung Bandbreitenauslastung 60%

Port 1 Queue 1

NRT Daten

Port 2

NRT Daten

Port 3

NRT

NRT Port 4

Queue 2

PN IO

NRT

NRT

PN IO

1s

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Grundlagen Profinet Echtzeit und TCP/IP PROFINET PC Internet Explorer

HTTP

SNMP

Socket

Real-Time RT IRT

TCP / UDP

PROFINET Feldgeräte

IP Ethernet

Sensor System PC SNMP/OPC Server

PROFINET PLC

PROFINET bietet Standard-TCP/IP-Kommunikation nach IEEE 802.3 und Echtzeit-Kommunikation Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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Grundlagen Profinet Profinet Gerätename

Offlineprojektierung Jedes Gerät bekommt einen Gerätenamen (z. 1 B. Pult2) STEP 7 vergibt automatisch eine IP-Adresse

Gerätename wird einer MAC-Adresse zugeordnet

2

IO-Controller

Online: Gerätename ins Gerät schreiben

3

Anlauf: IO-Controller weist dem Gerät IP-Adresse zu Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

MAC Adr 1

MAC Adr 2 SIMATIC PCS 7 V9.0 Innovation Tour

PROFIBUS-DP und PROFINET im Vergleich

Funktionalität

PROFIBUS-DP

PROFINET

Datenkanal

Einer zwischen Master und Slave

Mehrere zwischen Controller und Gerät

Daten pro Gerät

244 Byte Input/Output

1.440 Byte Input/Output

Teilnehmeranzahl

Maximal 125 Slaves pro Segment

Maximal 250 Geräte pro PROFINET Controller. Unbegrenzte Anzahl an Geräten im Netzwerk

Kabellänge

100 m ohne Repeater (bei 12 Mbit/s) 200 m ohne Repeater (bei 1,5 Mbit/s)

Max. 100 m Kupfer bzw. mehrere km mit Glasfaser zwischen 2 Teilnehmern

Adressierung

Manuelle DIP-Schalter oder via Telegramm

Automatisch über Controller oder manuell mittels Engineering-System (Gerätewechsel ohne Engineering-Station)

Datenrate

Max. 12 Mbit/s (typisch 1,5 Mbit/s)

100 Mbit/s (Vollduplex)

Topologie

Standard: Leitung | Abschluss notwendig

Flexible Topologien möglich: Leitung, Stern, Baum, Ring und Kombinationen möglich

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Profinet/Ethernet ermöglicht flexible Netzwerkarchitekturen Stern

Baum

Linie

Ring Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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PROFINET Höchste Verfügbarkeit nach Bedarf Symbol

Beschreibung Mit SIMATIC PCS7 V8.2 Keine Systemredundanz • Bis zu 250x Geräte mit einer einzigen PROFINET Schnittstelle1

CPU 410-5H

Skalierbare Redundanz Einzelgerät

Elektrische Ring-Redundanz • Mit Systemredundanz kombinierbar • Max. 50x Geräte; Rekonfigurationszeit bis zu 200 ms • Hinweis: Alle Geräte im Ring müssen MRP unterstützen

Keine zusätzliche HW nötig

CPU 410-5H

Einzelgerät

Höchste Verfügbarkeit

PN Einzelkonfiguration mit Systemredundanz (S2) • Bis zu 250x Geräte mit einer einzigen PROFINET Schnittstelle1 • Hinweis: Alle Geräte müssen S2 unterstützen

CPU 410-5H, red.

Einzelgerät (S2)

Neu in SIMATIC PCS7 V9.0 Redundante PROFINET Konfiguration (R1) • Bis zu 64x Geräte2 mit »Redundant« und »Single« PROFINET Schnittstelle1 • Hinweis: Alle Geräte müssen R1 oder S2 mit Nutzung Y-Switch unterstützen

CPU 410-5H, red.

Red. Gerät (R1) Y-Switch

Einzelgerät (S2)

Konfiguration im laufenden Betrieb (CiR)

=

+

+

1 Pro CPU410-5H PROFINET Schnittstelle; 2 Freigabe von bis zu 256 Geräten geplant Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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Was kann mittels CiR/H-CiR bei PROFINET geändert werden?

CiR-Vorgang

Device ohne CiR

Device mit CiR

IO-Device hinzufügen (z.B. ganze ET-Station) IO-Device entfernen (z.B. ganze ET-Station) Submodul hinzufügen (z.B. E/A-Karte) Submodul entfernen (z.B. E/A-Karte) Submodul umparametrieren (z.B. E/A-Karte) Schnittstellenparametrierung1 umparametrieren (z.B. Scalance XC-Switche)

1) Unter

Schnittstellenparametrierung ist Port-Geschwindigkeit, Port aktivieren/deaktivieren, Topologieparametrierung gemeint.

SIOS: 109747976 Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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PROFINET Switches Bestandsschutz bestehender Anlagen: Parallele Nutzung von Profibus und Profinet Betriebssystem/Batch/Route Control/Wartung

Engineering-Stationen

COMOS Station

Industrial Ethernet

Controller S7-410 (E) Ein CPU für alle Anwendung inkl. Safety

PROFINET, redundant XC-200 XF204-2BA

PROFINET, Fibre Optic ET 200SP HA

PROFIBUS-DP ET 200M

Integrierte Antriebe

Y-Switch

XP-200

SIMOCODE SINAMICS

4..20 mA/HART

ET 200M

MTA 4..20 mA/HART

ET 200iSP

4..20 mA/HART

EX

CFU PA

PROFIBUS-PA

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PROFINET Switches Empfohlene SCALANCE Switches SCALANCE XF204-2BA XF204-2BA DNA

SCALANCE XC-200

SCALANCE XP-200

Installation

Schaltschrank

Schaltschrank

Schaltschrankfreie Installation

Schutzart

IP20

IP20

IP65

ATEX Zone 2

Ja

Ja

Ja

Schnittstelle

Elektrisch/optisch mit BusAdapter

Elektrisch/optisch/SFPs

Elektrisch

Anzahl an Ports

4 (2 BA)

Max. 24, davon 2 GBit/s (SFP)

Max. 16, innerhalb von 4 GBit/s

Porttyp

RJ45/FO abhängig vom Typ des BusAdapters (BA)

Max. 24 RJ45 Max. 2 SFP

8x M12 D-kodiert oder 12x M12 D-/4x M12 X-kodiert

SFPs

Nein

Ja

Nein

Verwendung von BusAdaptern (BA)

Ja

Nein

Nein

Temperaturbereich

-40°C bis +70°C

-40°C bis +70°C

-40°C bis +70°C

Schutzbeschichtung PCBs

Ja

Nein

Ja, mit ECC Varianten

Abmessungen (BxHxT [mm])

100 x 117 x 74

60/120 x 147 x 125

200/280 x 200 x 49

XF204-2BA, XC-200 und XP-200 sind

geplant

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PROFINET Switches Y-Switch – SCALANCE XF 204-2BA DNA Primäre Schnittstelle • Zwei isolierte Ports zum Anschluss des Y-Switch am redundanten Netzwerk (R1), direkt oder über Schalter Sekundäre Schnittstelle • Zwei geschaltete Ports zum Anschluss der S2-Geräte • Unterstützt MRP Anpassbarer BusAdapter für jede Schnittstelle Y-Switch ist transparent • Keine Konfiguration erforderlich • Keine Mengenbeschränkung Installation bis in Ex-Zone 2 • -40°C bis +70°C • Schutzbeschichtung • NE21 konform • DIN-Schienenmontage Geräte mit einer einzelnen PROFINET Schnittstelle, die S2 Systemredundanz unterstützen, mit einem PROFINET Netzwerk verbinden, während die Netzwerktrennung des redundanten Netzwerks aufrecht erhalten bleibt Hinweis: Der PROFINET Standard legt fest, dass in der Prozessautomatisierung genutzte Geräte S2 Systemredundanz unterstützen müssen (obligatorisch für die PROFINET Zertifizierung nach CC-B (PA)) Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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PROFINET Flexible Architekturen gemäß Ihrer Anforderungen PROFINET Blueprints – Skalierbar, von kostengünstig bis High-End High-End

Flexibilität

Mainstream Basis Redundantes Profinet R1

Systemredundanz S2

Ringe mit MRP

Hochskalierung der Konfiguration

Hochskalierung der Konfiguration

Hochskalierung der Konfiguration

SIOS: 72887082

Erheblich weniger Verkabelung Gesteigerte Flexibilität (z. B. für Anlagenerweiterungen) Verfügbarkeit

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PROFINET Konfiguration mit Medienredundanz (MRP)

Local Periphery (Centralized) Central Control Room

Remote Periphery (Decentralized) Field

Engineering Station Operation Station

Industrial Ethernet

XR-300

Terminal/Plant Bus (exemplary)

CFU PA

A

Security Module SCALANCE S

PROFINET, electrical

SB

Service Bridge (SB)

A

B

B

A

CPU 410-5H CPU 410E

B

SB

A

XF204-2BA

XC-200

SB

MCC Room

ET 200SP

XP-200

B

ET 200SP HA

A

SIMOCODE SINAMICS

ET 200M

IE/PB-Link PN IO PROFIBUS-DP

B

ET 200SP HA

A

CFU PA

XC-200

A Zugeordnet zu Controller A B

PROFINET, optical

Zugeordnet zu Controller B

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Service Bridge für dedizierten temporären oder kontinuierlichen Zugang

ES/OS

MS

e.g. SINEMA Server

Layer 2/Layer 3 Plant Bus - Industrial Ethernet

XC-200

Zeitlich begrenzter Zugang

Service Bridge

Layer 2/Layer 3

Dauerhafter Zugang

CPU410-5H S623

Fieldbus - PROFINET

Further PN Networks

ET 200SP HA

Service Bridge

Further PN Networks

Y-Switch CFU PA

SIOS: 109747975

Service Zugang zum Feldbus für • Manuelle Adressierung und Namensvergabe der PROFINET Devices • Scan der PROFINET Topologie mit STEP 7 Topologie Editor (z.B. Online/Offline Vergleich) • Einsatz von Inbetriebnahme Tools (z.B. PRONETA) • Erweiterte Netzwerk Diagnose (z.B. SINEMA Server)

Funktionen der Service Bridge • Standard XC-200 Switch konfiguriert als Service Bridge • Einfache Installation mit Handbuch und vorbereiteter Konfigurationsdatei • Layer 2 Zugang vom Anlagen zum Feldbus • Aufrechterhaltung der Netzwerktrennung zwischen den redundanten Netzwerken • Verbindung bis zu 23 PROFINET Netzwerken mit XC224 • Security Mechanismen (z.B. MAC-Adress Filterung)

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SIMATIC PCS 7 V9.0 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Volker Leib RC-DE PD PA DCS 6 Dynamostr. 4 68165 Mannheim Mobil: +49 173 6528491 E-Mail: [email protected]

siemens.com/pcs7-v9 Frei verwendbar © Siemens AG 2017 Oktober 2017

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