PROFInet – Lösung für die industrielle Automatisierung

Transcrição

PROFIBUS – Open Solutions for the World of Automation 01/2001
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PROFInet – Lösung für die industrielle
Automatisierung
Evolution mit offenen Standards
Programmierung der PROFIBUS DP-Kommunikation
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Das Engineering-Modell für verteilte
Automatisierungslösungen
Zusätzliche Funktion von DP-V2
PROFInet Realtime für Echtzeitaufgaben
...ran – an den Feldbus!
Fieldbus Systems von Softing.
Bildmaterial mit freundlicher Genehmigung der Fa. Transtechnik, Holzkirchen
Mit PROFIBUS im Rampenlicht:
PROFIboard, die bewährte
PROFIBUS-Anschaltung für PCs.
Tausendfach im Einsatz. Ob als
ein- oder zweikanalige Version,
im PCI oder ISA-Format, für DP,
PA oder FMS. PROFIboard ist
flexibel und passt sich jeder
Situation an.
Die ideale Verbindung
zwischen Peripherie und PC.
Das neue SAT 1-Studio in Berlin.
Die Studiotechnik der Sportsendung
„ran“ nutzt PROFIBUS DP zur Steuerung
der aufwendigen lichttechnischen Anlagen.
Herzstück ist ein zentraler Bedienrechner.
30 Knotenrechner geben die Steuerbefehle
an 200 Scheinwerfer, 300 Laufwagen und
100 Teleskope weiter. Hohe Datenmengen,
kurze Reaktionszeiten und hohe
Störsicherheit – keine leichte Aufgabe.
Die Kommunikationstechnik kommt von
Softing. Auf ihre Qualität verlassen sich
viele namhafte Kunden in aller Welt.
Leistungsfähig, flexibel und einfach in der
Anwendung – das sind Eigenschaften, die
alle Softing-Produkte gemeinsam haben.
Zu sehen auf der
Hannover Messe
23.-28.04.2001
Halle 9 – Stand A 35
Ein Unternehmen der Softing AG
Softing ist ein international führender,
unabhängiger Anbieter von
Steuerungs- und Kommunikationstechnik für industrielle Anwendungen
und für Anwendungen im Automobil.
Als weltweit anerkannter Technologielieferant bedienen wir namhafte
Unternehmen aus Europa, Amerika
und Japan.
Bei Feldbussystemen (z.B. PROFIBUS,
CAN, Foundation Fieldbus) und
Industrial Ethernet zählen wir zu den
weltweit führenden Anbietern von
Produkten und Dienstleistungen.
Softing GmbH
Industrial Communication
Richard-Reitzner-Allee 6
D-85540 Haar
Tel: +49 (89) / 4 56 56-340
Fax: +49 (89) / 4 56 56-399
www.softing.com
[email protected]
Editorial
PROFInet – durch Kompetenz zum Ziel
Verteilte Automatisierungsstrukturen unter Einbeziehung einer durchgängigen Kommunikation zur
übergeordneten Unternehmensleitebene, mit
Durchgriff zu allen Systemen und Geräten auf
Basis offener Standards, das ist die Zukunft der
Automatisierungstechnik. Hierbei besteht selbstverständlich die Notwendigkeit zur Einbindung
existierender Automatisierungslösungen. Im Vordergrund steht nicht ausschließlich die Kommunikationstechnik. Vielmehr muss die ganzheitliche
Lösung inkl. des Engineerings einer verteilten
Automatisierungsstruktur berücksichtigt werden.
Dass hierzu offene Standards wie z. B. Ethernet
TCP/IP und Softwarestandards wie DCOM und
XML zu verwenden sind, versteht sich als eine
Selbstverständlichkeit.
Jedoch nur wenige Konzepte können bisher
diesbezüglich offene und zukunftssichere Lösungen offerieren, denn diese müssen von den Marktführern weltweit aktiv mitgetragen werden. Für
die Anwender besteht die Notwendigkeit, dass
führende Systemanbieter solche Lösungen langfristig unterstützen und in deren Weiterentwicklung als auch in die Markterschließung massiv
investieren. Dies zeigte schon in der Vergangenheit die Entwicklung des Feldbussystems PROFIBUS mit einer zweistelligen Millioneninvestition.
Erst als die Anwender erkannten, dass diese
Technologie keine Modeerscheinung war, wurde
sie akzeptiert. Letztlich haben sich zwei Feldbussysteme (PROFIBUS und DeviceNet) international mit großem Abstand am Markt durchgesetzt.
Die zukünftige Lösung muss die vorhandene,
installierte Basis nahtlos und kostengünstig integrieren können. Getätigte Investitionen in Feldbussysteme und das aufgebaute Know-how
müssen weiterhin verwendbar sein. Nur so können Barrieren für einen Markteintritt überwunden
werden.
Eine weitere wichtige Anforderung der Endanwender sowie der Anlagen- und Maschinenbauer ist
die Verfügbarkeit eines anlagenweiten, herstellerunabhängigen Engineeringkonzeptes. Dieses
erfordert konsequente Objektstrukturen, wie sie
heute nur im Rahmen von PROFInet realisiert
werden. Mit PROFInet lassen sich technologische Subsysteme problemlos vorab in Betrieb
nehmen und testen. Zeiten und Kosten für die
Inbetriebnahme vor Ort werden signifikant reduziert. Darüber hinaus erhalten Endanwender sowie
Anlagen- und Maschinenbauer alle Freiheitsgrade, die sie für ihre Aufgaben benötigen und
die ihnen die Möglichkeit einräumen, optimale
Produkte beliebiger Hersteller einzusetzen.
PROFInet wird von führenden Systemherstellern
(u.a. ABB, Bosch, Mitsubishi, Moeller, Siemens)
sowie von über 1000 Mitgliedsfirmen von PROFIBUS International gemeinsam konzipiert und
entwickelt. Diese Unternehmen haben bereits
PROFIBUS zum weltweit führenden Feldbussystem gemacht. Für PROFInet ist neben der technischen Kompetenz und der marktführenden
Stellung der Systemanbieter die Bereitschaft entscheidend, gemeinsam wieder zweistellige Millionenbeträge in die Entwicklung und Systemeinführung zu investieren. Dies ist die Voraussetzung,
um ein neues Kommunikationskonzept wie
PROFInet zum Markterfolg zu führen. Ein Invest
in dieser Größenordnung kann aber nur von
wenigen Organisationen geleistet werden. Die
Ergebnisse der PROFInet-Entwicklung stehen
jedem als Open Source zur Verfügung. Die diesjährige Hannover Messe im April wird erste
Produkte verschiedener Hersteller zeigen. Dort
werden die Anwender sehen, welche Systeme
tatsächlich ihren Erwartungen genügen.
Joachim Betz,
Geschäftsführer
PROFIBUS International und der
PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
Selbstverständlich ist zur Festlegung von systemüberschreitenden, technischen Eigenschaften
die Zusammenarbeit mit anderen Organisationen
vorgesehen, um ein breites Feld von Interoperabilität zu erreichen. Die PNO hat dafür die Bereitschaft zur Zusammenarbeit gegenüber den führenden Organisationen erklärt.
■
Badesalzmodell auf dem PROFIBUS Gemeinschaftsstand
Die ersten Anwender zeigen die neue PROFIBUS
DP-V2-Funktionalität in einer Live-Applikation auf
dem PROFIBUS Gemeinschaftsstand in Hannover!
Wer sehnt sich in der arbeitsreichen und oft sehr
hektischen Zeit vor der Hannover Messe nicht
nach einem entspannenden Bad. Fehlt Ihnen
dazu der passende Badezusatz, dann versäumen
Sie nicht, das Badesalzmodell auf dem PROFIBUS Gemeinschaftsstand auf der Hannover
Messe in Halle 15, Stand A14 zu besuchen.
In einer beeindruckenden Live-Applikation
demonstrieren die Firmen Baumüller, Beckhoff,
Danfoss, Leuze Lumiflex, Mitsubishi, Moeller,
Sick und Siemens, wie einfach die Geräte unterschiedlicher Firmen in einer Anlage zusammen
funktionieren und die Abläufe steuern. Und dies
unter Nutzung der neuen PROFIBUS-Profile
PROFIdrive und PROFIsafe.
Dabei setzen die beteiligten Firmen die neue
Basisfunktionalität DP-V2 ein und zeigen, dass
mit PROFIBUS nunmehr auch Querverkehr zwischen PROFIBUS Slaves und die Synchronisation von Antrieben möglich ist.
Durch den Einsatz von Lichtgittern und Laserscannern wird erstmals auf dem PROFIBUS
Gemeinschaftsstand die sichere Kommunikation
auf Basis von PROFIsafe an einem Live-Modell
gezeigt. Um das Badesalzmodell herum befinden sich Lichtgitter und Laserscanner. Werden
deren Schutzzonen durch z. B. eine Hand
oder einen Gegenstand durchbrochen, so hält
die Maschine unmittelbar an. Wird die Hand
aus dem Gefahrenbereich gezogen, so läuft
die Maschine ab dem festgehaltenen Zustand
weiter.
■
PROFIBUS
Messestand
3
PROFInet – die Lösung für die
industrielle Automatisierung
Klaus-Peter Willems, Mitglied des Vorstandes der PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
Bereits im Jahre 1999 kündigte die PROFIBUS Nutzerorganisation
(PNO) an, das Thema Ethernet in der Automatisierung zu besetzen
und ein entsprechendes Konzept zu erarbeiten. Entstanden ist
dabei viel mehr als nur ein Kommunikationskonzept für Ethernet.
Die PNO stellte im August 2000 ein modernes Konzept für die
industrielle Automatisierung vor, das die Anforderungen der Anwender und Hersteller nach einem anlagenweiten Engineering
erfüllt und neben PROFIBUS und Ethernet auch für die Integration anderer Feldbussysteme offen ist. Selbstverständlich ist die
Durchgängigkeit bis zur Unternehmensleitebene gegeben und
auch dem zunehmenden Trend zu verteilten, intelligenten Automatisierungsstrukturen wird Rechnung getragen.
Engineering,
HMI
PROFInet
(TCP/IP- Ethernet)
Engineering,
HMI
Proxy
Automatisierungsgerät
Feldgerät
Antrieb
Intelligentes
Feldgerät
Proxy
Feldgerät
Antrieb
PROFInet als Lösung für die verteilte intelligente Automatisierung
PROFInet unterscheidet sich grundsätzlich von allen eingeführten
Konzepten. In vielen großen Anwendungen wird schon lange
Ethernet eingesetzt, über das Leitsysteme untereinander und
auch zur Bürowelt hin kommunizieren. Von den Leitsystemen
muss vorrangig zur Projektierung, aber auch zum Austausch von
Prozessdaten, auf die Feldgeräte am PROFIBUS zugegriffen werden. Wenn das Leitsystem nicht selbst über einen Class 2 Master
mit dem PROFIBUS verbunden ist, bedarf es eines Links oder
eines Controllers, der die Link-Funktion übernimmt. Es gibt eine
Reihe von firmenspezifischen Lösungen, welche die PROFIBUSProtokolle auf das Ethernet abbilden, untereinander jedoch, insbesondere hinsichtlich der Anbindung anderer Feldbussysteme,
inkompatibel sind. Offenheit besteht damit lediglich bei der Verwendung der Feldgeräte. Die Teillösungen unterschiedlicher Hersteller
am Ethernet können nicht oder nur mit erheblichem und stets neu
zu erbringendem Aufwand miteinander kombiniert werden.
S f
Kein Problem – mit dem hochmodularen I/O-System XI/ON von
Moeller. Das alles bietet XI/ON: Steckbare Elektronik als Scheibe
oder Blockausführung, stehende Verdrahtung mit wahlweisem
Schraub- oder Zugfederanschluss sowie einfachste Konfiguration
und Parametrierung durch die Software I/O-Assistant. So sichern
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Zusammenführung von verteilten Automatisierungskomponenten zu einer Applikation
Think future. Switch to green.
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PROFInet geht hier einen völlig anderen Weg. PROFInet beschreibt
ein Modell für Automatisierungskomponenten. Diese Komponenten stehen jeweils für einen abgeschlossenen Teil der Anwendung
bzw. Anlage und werden durch das PROFInet Engineering „verschaltet”. Die Komponenten kommunizieren am Ethernet ausschließlich über eingeführte Standardprotokolle wie TCP/IP und
Zielsetzung
Lenkungsausschuß:
Hr. Krämer
Hr. Küster
Hr. Willems
DCOM. Komponenten an Feldbussen werden über Stellvertreter,
sogenannte Proxy, ans Ethernet angeschlossen. Diese Proxy verhalten sich am Ethernet wie alle anderen Komponenten auch.
Damit können Anlagen feldbus- und herstellerunabhängig projektiert, in Betrieb gesetzt und getestet werden.
PROFInet steht für Dezentralisierung. Bei PROFIBUS und auch
anderen etablierten Feldbussen werden Feldgeräte an einen zentralen Controller angeschlossen. Obwohl mit der neu erarbeiteten
Spezifikation für Querverkehr intelligente Feldgeräte, z. B. Antriebe,
auch direkt miteinander kommunizieren können, bleibt die Domäne
des PROFIBUS doch der zentrale Ansatz mit den Vorteilen von
Determinismus und einfacher Projektierung. Für die gleichberechtigte Kommunikation von Controllern oder auch komplexen Feldgeräten untereinander – sprich verteilte Systeme – ist Ethernet
besser geeignet, zumal damit auch gleichzeitig die direkte Verbindung in die Bürowelt (z. B. zu Produktionsplanungssystemen)
ermöglicht wird. Mit immer mehr wachsender Funktionalität auf
den Controllern wird der Umweg über „zwischengeschaltete”
Leitsysteme in vielen Anwendungen überflüssig.
Ein wesentlicher Punkt bei der technischen Weiterentwicklung
war, die Kontinuität und den Schutz von Investitionen in PROFIBUS-Anwendungen und PROFIBUS-Know-how zu gewährleisten.
Bei der Weiterentwicklung und Einführung neuer Technologien
müssen diese Investitionen so geschützt werden, dass die Aufwärtskompatibilität und die Durchgängigkeit vollständig gewährleistet sind. Dies ist schließlich mit PROFInet in einer bravourösen
Art und Weise gelungen.
Reine PROFIBUS-Segmente oder Ethernet-Segmente können
unabhängig voneinander betrieben werden. Es können aber auch
beide Segmente in ein Gesamtkonzept integriert werden. Dabei
wird der Forderung nach Investitionsschutz Rechnung getragen,
weil das vorhandene, umfangreiche PROFIBUS-Gerätespektrum
mit ca. 2000 unterschiedlichen Geräten unverändert eingesetzt
werden kann und auch vorhandene PROFIBUS-Installationen in
die neue Welt integriert werden können. Dies gilt selbstverständlich auch für Motion Control Anwendungen (PROFIdrive) und
sicherheitsgerichtete Anwendungen (PROFIsafe).
Der neue PROFInet-Ansatz ist damit nicht als Substitut für die
bewährte und weltweit eingeführte PROFIBUS-Technik zu verstehen, sondern als die Ergänzung und Erweiterung des Fokus der
PROFIBUS Nutzerorganisation hin zur gesamten durchgängigen
industriellen Automatisierung. PROFInet verwendet Ethernet und
ausschließlich eingeführte Standards der IT-Welt, auch beim
Engineering. PROFInet ist damit als offenes, durchgängiges Konzept auch zur Kommunikation zwischen jedem anderen Feldbussystem und Ethernet geeignet. Darin besteht auch der wesentliche
Unterschied zu jenen Organisationen, die ohne Rücksicht auf die
industrielle Praxis neue Technologien auf der grünen Wiese einführen wollen.
An den Spezifikationsarbeiten für das neue Konzept wurde im
Jahr 2000 durch das PROFInet Coreteam mit Hochdruck gearbeitet. Neben Systemherstellern wie ABB, Bosch, Moeller und
Siemens arbeitet auch KUKA als Anwender mit. Der Zeitplan, die
Spezifikationsarbeiten in einer ersten Fassung im Jahr 2000 zum
Abschluss zu bringen, konnte eingehalten werden. Zur schnellen
Marktdurchdringung hat sich die PROFIBUS Nutzerorganisation
entschieden, PROFInet nicht als reine Spezifikation, sondern als
gemeinsame Softwarebasis in der Form eines Open Source Code
allen Interessenten zur Verfügung zu stellen. Die erste Version des
Open Source wird zur Zeit bei den im Arbeitskreis beteiligten Unternehmen evaluiert. Auch nach Abschluss dieser Phase werden
Änderungen und Erweiterungen des Open Source Codes durch
das PROFInet Coreteam eingearbeitet und freigegeben.
Die Arbeiten für PROFInet können nicht von einem Arbeitskreis
allein bewältigt werden. Deshalb wurden durch den Beirat der
PROFIBUS Nutzerorganisation neue Arbeitskreise eingerichtet
und bestehende Arbeitskreise in das Thema PROFInet involviert.
ConnectionTechnology
I/O-Integration
neuer AK
FDT / DTMTechnology
Future Profiles
Network
Management
Coreteam
PROFInet
Intrinsic Safety
neuer AK
Marketing
SafetyTechnology
Neue Arbeitskreise PROFInet
WebIntegration
neuer AK
Bestehende Arbeitskreise
Struktur der PROFInet Arbeitskreise
PROFInet-fähige Produkte werden planmäßig
Ende 2001 auf den Markt gebracht. Auf der für
die Industrie wichtigen Hannover Messe 2001
werden Geräte unterschiedlicher Hersteller und
die Engineering-Software in Betrieb zu sehen sein.
Der neue PROFInet-Ansatz zeigt einen Weg auf,
wie verteilte intelligente Automatisierungsarchitekturen unter Verwendung von PROFIBUS und
Ethernet für die Kommunikation optimal unterstützt werden. Zusätzlich sorgt ein anlagenweites
Engineeringkonzept dafür, dass die Kommunikation zwischen Produkten und Systemen verschiedener Hersteller mit einem Softwaretool
konfiguriert wird. Mit diesem Ansatz setzt die
PROFIBUS Nutzerorganisation die Trends für
die Automatisierungskonzepte von morgen.
■
5
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6
Highlight
Technologie
PROFInet – Evolution mit offenen Standards
+
+
Herstellerübergreifendes
Engineeringmodell
Verteilte
Automatisierung
durch offenes
Objektmodell
= PROFInet
PROFInet – das Konzept für die verteilte Automatisierung
Objektmodell basiert auf offenen Standards
Das Architekturkonzept von PROFInet basiert
auf den von Microsoft definierten COM-Objekten. Dadurch können Anwendungen auf der
Basis vorgefertigter Komponenten entwickelt
werden. Die Komponenten werden in Form von
Objekten gebildet, die miteinander über definierte Interfaces kommunizieren. Eine Komponente
unterstützt ein bestimmtes Interface, was gleichbedeutend mit der Aussage ist, dass eine Komponente das Interface implementiert (gemeint ist
dabei die Realisierung der definierten Schnittstelle
und deren Semantik (Dienste)). Für einen Benutzer besteht eine COM-Komponente ausschließlich aus einer Anzahl von Interfaces. Durch den
Aufruf einer Funktion eines Interface nimmt der
Client die Dienste einer solchen Komponente in
Anspruch.
Enterprise
Datenzugriff von der
Unternehmensleitebene
bis in die Automation
Production
Automation
Vertikale Integration mit PROFInet
Bei PROFInet wird zwischen Objekten im Engineeringsystem (ES-Object) und Objekten im
Runtimesystem (RT-Object) unterschieden. Das
ES-Object ist der Repräsentant des RT-Objects
zum Zeitpunkt des Engineerings. Durch das Instanziieren, Verschalten und Parametrieren des
ES-Objects entsteht das Modell der Automatisierungslösung einer konkreten Anlage. Angestoßen durch einen Download wird unter Auswertung
des Engineeringmodells die Runtime-Software
erzeugt.
Dabei wird im PROFInet-Konzept die Grundidee
verfolgt, dass jedem RT-Object im Runtimesystem genau ein ES-Object im Engineeringsystem
entspricht, was die Abbildung der Engineering-
Dr. Peter Wenzel,
Geschäftsführer der
Run-Time-Kommunikation
Auf der Basis des skizzierten Objektmodells läuft die RuntimeKommunikation über die Interfaces der COM-Objekte in Form
eines Objektprotokolls ab. Das Runtimemodell repräsentiert
dabei die auf einem Gerät existierenden Objekte selbst mit ihren
Interfaces und Methoden, die
Anwendungen
durch OLE-Automation von
Anwendung
SPS, Feldgerät
außen zugänglich sind, und den
Beschreibungen in
Bezug der einzelnen Objekte
Anwendungen
„Open-Source” enthalten
zueinander. Es macht keine
PORFInet
Kern-Runtime-Software in
Annahmen über die Implemen„Open-Source” enthalten
RT- Runtime
AUTO Modell ACCO
tierung der Interfaces, so dass
Erweiterung für
Realtime
DCOM
bei einer Implementierung alle
Realtime-Kommunikation
KommuCO-RPC
nikation
Freiheitsgrade gewahrt bleiben,
TCP-IP / UDP
Runtime-Architektur
solange auf der KommunikaPORFInet
eines PROFInettionsleitung des Geräts der
Gerätes
Objekteindruck gewahrt bleibt.
Das Runtime-Konzept legt für die Kommunikation die im Ethernet
gängigen Mechanismen wie TCP/IP bzw. UDP zugrunde. Über
dem Basismechanismus wurden RPC- und DCOM-Mechanismen
angesiedelt. DCOM ist eine Erweiterung der COM-Technologie für
verteilte Anwendungen, die auf RPC aufsetzt. Alternativ dazu wird
für Anwendungsbereiche mit harter Echtzeit ein dafür optimierter
Echtzeit-Kommunikationsmechanismus zur Verfügung gestellt. Die
PROFInet-Komponenten werden zur Runtime in Form von DCOMObjekten abgebildet, deren Kommunikation durch die Mechanismen
des Objektprotokolls gewährleistet ist. Automatisierungsobjekte,
d. h. COM-Objekte, erscheinen dabei auf der Kommunikationsleitung in einer durch das DCOM Protokoll definierten Form als
PDU. DCOM definiert durch das „DCOM wire protocol” sowohl
die Identifikation eines Objektes,
Drehtisch
Technologische
als auch die Methode mit dem
Rollenbahn 1
Interfaces
zugehörigen Interface und den
Parametern. Auf der Kommunikationsleitung werden damit
standardisierte DCOM-Pakete
Rollenbahn 2
Projektierung der
Kommunikation
übertragen, die im Client genezwischen
riert und im Server ausgewertet
intelligenten
und interpretiert werden.
Geräten
über eine Linie
Die Einrichtung der Kommunikationsbeziehungen und der
Austausch der Daten zwischen den Geräten wird für die projektierPROFInetEngineering:
ten Verschaltungen durch das ACCO (Active Control Connection
projektieren statt
Object) sichergestellt. Die Übertragung selbst ist ereignisgesteuert. programmieren
Weiterhin ist das ACCO für die Fehlerbehandlung zuständig.
Dazu gehört die Übertragung von Quality Code und Zeitstempel,
die Überwachung des Verbindungspartners, die Wiederaufnahme
einer Verbindung nach Verbindungsverlust und Test/Diagnose für
Verschaltungen.
Projektierung
Offene
durchgängige
Kommunikation
mit PROFIBUS
und
IT-Standards
Betriebssystem
PROFIBUS
+
auf die Runtimewelt und umgekehrt erleichtert.
Auf diese Weise können Beziehungen zwischen
ES-Objects einfach auf Beziehungen zwischen
den entsprechenden RT-Objects abgebildet werden. Diese Aussagen gelten sowohl für die Engineering-Repräsentanten der Geräte (ES-Device)
als auch für die der Software (ES-Auto). In diesem
Konzept werden ES-Objects und RT-Objects als
zwei unterschiedliche Objekte betrachtet, da zum
einen eine Projektierung schon zu einem Zeitpunkt erfolgen soll, zu dem die Runtimewelt (Geräte) noch nicht verfügbar ist, und zum anderen
ist die Funktion der Objekte unterschiedlich, da
nur das RT-Object die eigentliche Automatisierungsfunktionalität erbringen kann.
System-Einbindung
PROFInet stellt ein offenes und durchgängiges
Konzept für die vertikale Integration von PROFIBUS dar. Die Zusammenhänge zwischen PROFIBUS und PROFInet lassen sich einfach, aber
dennoch wirkungsvoll beschreiben:
PROFInet = PROFIBUS + offene durchgängige
Kommunikation mit PROFIBUS und IT-Standards
wie Ethernet + herstellerübergreifendes Engineeringmodell + verteilte Automatisierung durch offenes Objektmodell.
Engineering-Konzept verbindet Automatisierungsobjekte
Bei PROFInet kommunizieren zur Runtime Automatisierungsobjekte (RT-Autos) miteinander, die auf PROFInet-Geräten ablaufen.
Die Randbedingungen und Zusammenhänge der Kommunikation
7
werden während des Engineering-Vorgangs festgelegt. Dazu
wurde ein Engineering-Objektmodell definiert, in dem die technischen Rahmenbedingungen für die Verwendung von ES-Autos
(Engineering-Automatisierungsobjekte) festgelegt sind. Durch
diese einheitliche Modell-Basis wird sowohl das Zusammenwirken
von ES-Autos unterschiedlicher Hersteller als auch die Entwicklung von Engineeringwerkzeugen bei verschiedenen Herstellern
ermöglicht.
Mit dem Engineering-Objektmodell lassen sich nicht nur Projektierungswerkzeuge entwickeln, welche die Komponenten verschiedener Hersteller verwenden können, sondern es können
auch hersteller- bzw. anwenderspezifische Funktionserweiterungen mittels sogenannter Facetten festgelegt werden. Auf diese
Weise werden Produkte unterschiedlicher Hersteller bei einer
klaren Trennung zwischen der herstellerspezifischen Programmierung der Geräte selbst (Komponentenerstellung) und dem anlagenweiten Verschalten mit einem übergeordneten EngineeringWerkzeug (Applikationsprojektierung) in einer Anlage integriert.
Die ES-Autos werden vom Komponentenhersteller mitgeliefert
oder vom Applikationsersteller programmiert und anschließend in
die Bibliothek des Projektierungswerkzeuges eingebunden. Für
die Programmierung von Geräten fester Funktionalität verwendet
der Hersteller entsprechende Firmware-Programmierwerkzeuge.
Für die Programmierung ladbarer Automatisierungsobjekte stellt
der Geräteanbieter Werkzeuge zur Verfügung. Eine Applikation
wird durch das Projektierungswerkzeug aus Komponenten
erstellt, indem Komponenten herangezogen, parametriert und
verschaltet werden.
Die Werkzeuge zum Zusammenbau von Applikationen aus vorgefertigten Komponenten können dadurch, dass die notwendigen
Schnittstellen standardisiert sind, von beliebigen Systemanbietern
kommen.
Internet
COM/DCOM
FOUNDATION
MEMBER
XML
PROFInet
Offenheit und
Durchgängigkeit
durch etablierte,
weit verbreitete
Marktstandards
Fazit – PROFInet ist ein offenes und herstellerunabhängiges
Automatisierungskonzept
PROFInet ist die Basis für ein verteiltes Automatisierungs- und
Engineeringsystem. Dabei versucht PROFInet nur die minimal
notwendigen Gemeinsamkeiten zu definieren, die für ein offenes,
herstellerunabhängiges Automatisierungssystem notwendig sind.
PROFInet setzt dabei auf die vorhandene Produktpalette und
erweitert bzw. ergänzt die Funktionalität, die für eine verteilte
Automatisierung notwendig ist.
Die Offenheit und Durchgängigkeit des PROFInet-Ansatzes
beruht auf der Anwendung von etablierten, weit verbreiteten
Marktstandards:
" Automatisierungs-Objektmodell nach dem Microsoft
COM/DCOM Standard
" Kommunikation: TCP(UDP)/IP und DCOM wire protocol
" Objekthandling im Engineering und HMI: Microsoft OLE, ActiveX
Mit der Erweiterung der PROFIBUS-Technologie um PROFInet trägt
die PROFIBUS Nutzerorganisation nicht nur den Erfordernissen
der vertikalen Integration in vollem Umfang Rechnung. Insbesondere ist mit PROFInet ein Konzept zum herstellerübergreifenden
Engineering von Anlagen mitsamt einer umfassenden Integration
der gesamten Feldbuswelt entstanden. Damit wird PROFInet seiner zugeschriebenen Rolle in vollem Umfang gerecht, die Welten
Office und Automatisierung offen und durchgängig zu verbinden. ■
8
Internet
Neues Portal rund um PROFIBUS und PROFInet
Die neue PROFIBUS-Website www.profibus.com
ist online. Der Internet-Auftritt von PROFIBUS
International wurde komplett überarbeitet und
zeigt sich seit Februar in einem völlig neuen
Gewand.
Durch den Einsatz moderner Technologien und
eines Content-Management-Systems können
Interessenten nun noch aktueller und umfassender über PROFIBUS und PROFInet informiert
werden. Neben allgemeinen Informationen zur
Organisation und detaillierten Beschreibungen
der Technologie findet man auf der PROFIBUS-Website alles, was über PROFIBUS und
PROFInet wissenswert ist. Ob neuste Meldungen, anstehende Ereignisse oder nationale
und internationale Pressemitteilungen, unter
www.profibus.com stehen die entsprechenden
Informationen bereit.
Zu den Highlights zählen:
" Ein ständig aktualisiertes Verzeichnis der
angebotenen PROFIBUS-Trainingsseminare
hilft bei der Suche nach dem passenden
Weiterbildungsprogramm weltweit. Durch eine
detaillierte Beschreibung der Veranstaltung
und des Anbieters erfährt man schnell, ob die
Schulung den Wünschen entspricht.
" Eine große Auswahl an Applikationsbeispielen
zeigt das breite Anwendungsspektrum von
PROFIBUS.
" Durch umfassende Suchmöglichkeiten unterstützt der neu gestaltete PROFIBUS
Produktkatalog nun noch
wirkungsvoller bei der Suche
nach dem gewünschten
Gerät.
" Das Dokumentationssystem
bietet allen Mitgliedern von
PROFIBUS International
einen einfachen und direkten
Zugriff auf die komplette
PROFIBUS-Dokumentation
im PDF-Format – kostenlos!
" Egal ob Registrierung oder
Zertifizierung von PROFIBUS-Geräten, unter
www.profibus.com finden Interessierte alle nötigen
Informationen und Formulare.
" Technische Fragen können einfach und bequem an eines der
PROFIBUS Competence Centres gerichtet oder in einem der
Foren ausführlich diskutiert werden.
" Unter Regional Support sind Informationen zu allen regionalen
PROFIBUS Organisationen weltweit verfügbar.
Durch das eingesetzte Content-Management-System können die
Mitglieder von PROFIBUS International ihre verschiedenen
Angebote auf der PROFIBUS-Website (z. B. Produkte, GSDDateien oder Seminare) nun noch besser, einfacher und schneller
online aktualisieren.
Aber dies ist noch nicht alles. Denn neben der Funktion als
Informationsportal wird die neue PROFIBUS-Website zukünftig
auch verstärkt zur Koordination und Unterstützung der technischen Facharbeit genutzt. Dadurch kann sichergestellt werden,
dass PROFIBUS auch für die zukünftigen Aufgaben und Entwicklungen bestens gerüstet ist.
■
Thomas Mader, PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
9
Technik
PROFIBUS PA
Programmierung der PROFIBUS DP Kommunikation
mit standardisierten IEC 61131-3 Function Blocks
Die Schnittstelle im Anwenderprogramm zu den
genormten Kommunikationsdiensten von PROFIBUS DP wurde inzwischen detailliert festgelegt,
so dass die unterschiedlichen Realisierungen der
SPS-Hersteller für die Programmierung der
Kommunikation einer SPS über PROFIBUS DP
wesentlich erleichtert werden.
Die neue Spezifikation „PROFIBUS Communication and Proxy Function Blocks according to IEC
61131-3” legt Funktionsbausteine (FBs) fest, die
auf der allgemein verbreiteten Programmiersprachen-Norm IEC 61131-3 beruhen. SPS- und Feldgeräte-Hersteller können diese KommunikationsFBs realisieren und in einer Baustein-Bibliothek
mitliefern, um den Anwendungsprogrammierern
eine komfortable und standardisierte Sprachschnittstelle für die
Kommunikation nach DP-V1 und DP-V2 zu bieten. Damit wird nicht
nur die einheitliche Anwendung der PROFIBUS-Kommunikation
zwischen DP-Master und -Slave bei den nach IEC-Norm programmierbaren Steuerungen erreicht, sondern auch die Portierbarkeit
der Anwendungsprogramme erheblich erleichtert.
Zum Zugriff auf „remote-I/O" sollen die von der IEC-Norm definierten Bereiche %I und %Q verwendet werden. Für die DP-Master
(Class1 und Class2) sind u. a. standardisierte Kommunikationsbausteine für folgende Funktionen spezifiziert: Lese- und Schreibzugriff auf Eingänge bzw. Ausgänge, Lesen und Schreiben von
Datensätzen, Senden und Empfangen vom Alarmen.
Für einen DP-Slave, der nach IEC 61131-3 programmiert wird,
gibt es die korrespondierenden Funktionsbausteine für den Empfang und die Bereitstellung von Datensätzen, das Auslösen von
Alarmen, etc.
Die Verwendung der standardisierten Kommunikationsbausteine wird auch den Feldgeräte-Herstellern empfohlen, um
auf diese Weise eine einheitliche
Schnittstelle zur Einbindung der
Feldgeräte in unterschiedlichen
SPS-Systemen zu realisieren.
Leitlinien zur Realisierung solcher „Proxy-FBs” sind im zweiten Teil der Spezifikation ebenfalls enthalten.
Die neue Spezifikation ist bei
der PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. erhältlich.
■
Kontakt: PROFIBUS
Nutzerorganisation e.V.
http://www.PROFIBUS.com
DESINA-Technik für PROFIBUS-Winkelcodierer
Das unter der Leitung des VDW
entwickelte DESINA-Konzept
(Dezentrale und Standardisierte
INstAllationstechnik) definiert
unter anderem Profile für elektromechanische Schnittstellen,
für die Kabel- und Leitungstechnik sowie häufig verwendete
Feldkomponenten wie Sensoren,
Ventile und E/A-Verteilermodule.
TWK-ELEKTRONIK bietet hochauflösende Winkelcodierer für
zwei DESINA-Varianten an.
Die Modelle CRD/H (Cu/Cu)
und CRD/W (LWL/Cu) sind
mit PROFIBUS-DP-Interface
nach DIN EN 50170 ausgestattet. Han-Brid®-Steckverbinder
gewährleisten den standardisierten Anschluss an das Übertragungsmedium. Die Schnittstellen der Geräte entsprechen
dem EIA-RS485-Standard. ■
Kontakt: www.twk.de
10
Technik
Optische Übertragungstechnik für PROFIBUS
PROFIBUS hat sich in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik als etablierte Technik durchgesetzt. Es gibt jedoch Einsatzbedingungen, wo
die drahtgebundene Übertragungstechnik ihre
Grenzen hat. Mit der Richtlinie für optische Übertragung liegt für PROFIBUS eine Spezifikation
vor, die den Einsatz von PROFIBUS insbesondere in Anlagenbereichen ermöglicht, wo schwierige Installationsbedingungen vorherrschen oder
große Entfernungen zwischen den Teilnehmern
überwunden werden müssen. Mit Hilfe der verfügbaren Lichtwellenleiter und der Unterstützung
aller Übertragungsraten (also auch 12 MBaud)
können sowohl Kurzstrecken (< 100 m) als auch
große Entfernungen (>1 km) problemlos überbrückt werden.
Bei der Erarbeitung der Spezifikation und Festlegung der Parameter wurde als oberstes Gebot
berücksichtigt, dass existierende PROFIBUS-Geräte rückwirkungsfrei in ein LWL-Netz integriert
werden können und dass keine Änderungen im
Protokollverhalten des PROFIBUS (Schicht 1)
vorgenommen werden müssen, so dass die
Kompatibilität zu den bereits existierenden
PROFIBUS-Teilen gewährleistet ist.
Die Realisierung eines LWL-Netzes kann einfach
durch Hinzunahme von elektrisch/optischen
Wandlern erfolgen, die über die RS485 Schnittstelle mit dem Gerät verbunden sind. Aber auch
integrierte Lösungen sind dort möglich, wo die
LWL-Schnittstelle auf dem Gerät realisiert ist.
Folgende Fasertypen werden unterstützt:
Multimode (62,5/125 µm), Singlemode (9/125 µm),
Kunststofffaser (980/1000 µm) und HCS® Faser
(200/230 µm).
Die LWL-Übertragungsstrecke besteht aus
optischen Grundstrecken, die auf elektrischer
Ebene miteinander verbunden werden. Das Signal durchläuft die
Strecken nacheinander, wobei es jedes Mal optisch/elektrisch bzw.
elektrisch/optisch gewandelt wird. Hierdurch entstehen Signalverzögerungen bzw. wenn kein Re-Timing durchgeführt wird, auch
Signalverzerrungen, wodurch die Anzahl der möglichen Verkettungen von Teilstrecken begrenzt wird. Auf der anderen Seite wird
das Signal am Ende einer Teilstrecke bezüglich seiner Leistung
wieder „aufgefrischt”, so dass innerhalb einer Teilstrecke die maximal mögliche Länge ausgenutzt werden kann.
Aufgrund der Übertragungseigenschaften einer LWL-Strecke sind
Stern und Ring typische Topologiestrukturen. Aber auch Linienstrukturen können mit der LWL-Technik realisiert werden.
■
Kontakt: PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
Feldbusprobleme ?
PROFIBUS-Tester PBT 2
-
Keine speziellen Profibuskenntnisse erforderlich
Schon eine Messung zeigt die Signalpegel aller Teilnehmer
Messung ohne Betriebsunterbrechung
Frühwarnsystem zur vorbeugenden Fehlererkennung
Langzeitanalyse über Daten-Logger-Funktion
Einsatz bei Inbetriebnahme, Service und Fertigungsprüfung
CAN-Bus-Tester CBT 1: Neu auf der Hannover Messe
Hannover Messe
23.04. - 28.04.2001
Telefon: 0371/3377-0
Telefax: 0371/3377-272
Halle 009/Stand H02
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GEMAC
Zwickauer Str. 227
09116 Chemnitz
11
Engineering
Das PROFInet Engineering Modell für vereinfacht verteilte
Automatisierungslösungen
Das Engineering Modell von PROFInet stellt den
Schlüssel für die Reduzierung des Engineeringund Inbetriebnahmeaufwands in verteilten Automatisierungslösungen dar. Es unterscheidet
nach der Erstellung von Komponenten mit herstellerspezifischen Tools und dem herstellerübergreifenden „Verschalten” der Komponenten.
Damit sorgt es für deutliche Einsparungen von
der Projektierungsphase bis zum Betrieb einer
Maschine oder Anlage bei gleichzeitig größtmöglichem Investitionsschutz für Maschinen- und
Anlagenbauer sowie Betreiber. Das erste Engineering Tool nach dem PROFInet Standard wird
von Siemens auf der Hannover Messe vorgestellt.
Das PROFInet
Engineering Tool
sorgt herstellerübergreifend für das
Zusammenführen
von verteilten
Applikationen.
12
Komponententechnologie in der
Automatisierung
Für die Umsetzung in der Automatisierung bietet
sich das meistverbreitete Daten- und Kommunikationsmodell der PC-Welt an, nämlich Microsofts
COM/DCOM. Dieses zugrundeliegende Komponentenmodell definiert das Protokoll für den Datenaustausch zwischen Software-Komponenten
unterschiedlicher Herkunft.
Die komplette Funktionalität eines technologischen Moduls, bestehend aus Mechanik, Elektrik
und Software, wird in der Anwendersoftware der
jeweiligen Steuerung oder des intelligenten Feldgerätes abgebildet. Bei der Komponententechnologie wird anschließend die Funktionalität der
Steuerung/des Feldgerätes in einer dazugehörigen Software-Komponente gekapselt.
Nach außen sind nur noch diejenigen Variablen in
Form einer technologischen Schnittstelle (Component Interface) zugänglich, die für das maschinenoder anlagenweite Zusammenspiel, die Visualisierung, die Diagnose und die Anbindung an die
MES-Ebene benötigt werden. Der Zugriff auf die
Interfaces ist einheitlich definiert und unabhängig
von der internen Funktionalität der Komponente.
Die Anwendersoftware-Komponenten lassen sich
wie Bausteine miteinander kombinieren, wie es
bei der Hardware schon lange üblich ist.
Die Festlegung der Interfaces aus technologischer
Sicht erfolgt durch den jeweiligen Maschinenoder Anlagenbauer. Am Beispiel einer Rollenbahn,
die mit einem intelligenten Peripheriegerät wie
Simatic ET 200X gesteuert wird, wären am Component Interface die Signale „Anmeldung für die
nächste Rollenbahn” oder „Freigabe von der
nächsten Station” zugänglich, nicht jedoch die
Parametereinstellungen für die gesteckten Einund Ausgabebaugruppen oder des integrierten
Frequenzumrichters.
Standardisiertes Engineering Modell
Um die Komponententechnologie für Steuerungen und intelligente
Feldgeräte verschiedener Anbieter anwenden zu können, muss
ein herstellerübergreifendes Engineering- und Kommunikationsmodell definiert werden. Mit PROFInet hat die PROFIBUS Nutzerorganisation einen solchen umfassenden Standard geschaffen.
Das Engineering Modell von PROFInet unterscheidet:
" Das Erstellen von Komponenten
" Das Verschalten von Komponenten
Dieses Vorgehen ermöglicht eine zweckmäßige Trennung zwischen
der Programmierung der Steuerungslogik in den einzelnen Geräten und der technologischen Projektierung der gesamten Anlage.
Erstellen und Verschalten von Komponenten
Die Automatisierungs- und Feldgeräte werden wie bisher mit den
Tools des jeweiligen Herstellers parametriert und programmiert.
Die Hersteller der Feld- und Automatisierungsgeräte brauchen ihre
Projektier- und Programmierwerkzeuge lediglich um die Funktion
„PROFInet-Komponente erstellen” zu erweitern. Dabei wird eine
XML-Datei erstellt, die eine Komponente und die dazugehörige
Datenablage in ihrer Gesamtheit beschreibt. Der Aufbau dieser
XML-Datei ist im PROFInet Standard festgelegt.
Am Beispiel von Simatic Automatisierungssystemen wird die interne Funktionalität eines technologischen Moduls mit Step 7 projektiert und programmiert. Nur die bisher nötige Programmierung der
Kommunikation entfällt jetzt! Der Programmierer legt fest, welche
Variablen an der Komponentenschnittstelle von außen zugänglich
sein sollen und klickt in Step 7 auf den Menüpunkt „PROFInetKomponente erstellen”. Die XML-Datei wird dann automatisch
nach dem PROFInet Standard generiert.
Nachdem die benötigten Komponenten erzeugt wurden, werden
sie in ein übergeordnetes Engineering Tool importiert. In diesem
separaten Tool werden durch Verschalten der Komponenten die
Kommunikationsbeziehungen herstellerübergreifend und anlagenweit festgelegt. Das derzeit einzige Engineering Tool nach dem
PROFInet Standard kommt von Siemens und heißt Simatic iMap.
Mit dem neuen
Engineering Tool
Simatic iMap wird
die Kommunikation
zwischen den Komponenten einfach
mittels Ziehen von
Linien projektiert.
Simatic iMap – Projektieren der Kommunikation
Simatic iMap sorgt für das anlagenweite, herstellerübergreifende
Zusammenführen von verteilten Anwendungen und reduziert den
Engineering Aufwand beim Anwender erheblich. Simatic iMap verwendet Standardmechanismen wie OPC, XML und ActiveX.
Die zuvor erstellten PROFInet-Komponenten werden in Simatic
iMap importiert und dort in der Systembibliothek abgelegt. Auf der
grafischen Oberfläche von Simatic iMap werden die Maschinenoder Anlagenmodule über ihre Software-Komponente mit den
technologischen Schnittstellen dargestellt. Der Projekteur, Technologe oder Inbetriebsetzer verbindet die Komponenten nur noch
grafisch durch das Ziehen von Linien. Damit sind alle erforderlichen
Kommunikationsbeziehungen zwischen den Komponenten festgelegt. Er braucht sich also nur noch auf die technologischen
Schnittstellen der Komponenten zu konzentrieren und somit auf
den technologischen Anlagenprozess.
■
Autorin: Elske Meyer, Siemens AG, Bereich A&D
SIMODRIVE sensor – optoelektronische Absolutwertgeber
Die haben den Dreh raus!
SIMODRIVE sensor sind optoelektronische Anbaugeber zum
Erfassen von Wegstrecken, Drehwinkeln und Geschwindigkeiten.
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Profile Class 1, Class 2 sowie applikationsspezifische Funktionen wie
Taktsynchronität und Querverkehr werden unterstützt.
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SIMATIC PCS 7, Parametrierung
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möglichkeiten gehören genauso
dazu wie HART-Transparenz
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Betrieb.
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SIMATIC ET 200iS
13
Die tüchtigsten Läufer haben intelligente Beine.
In der Regel werden Bewegungen
Das Konzept der dezentralen Intelli-
Die erhöhten Anforderungen an
zentral über das Gehirn gesteuert.
genz finden wir heute auch in moder-
Kostenreduzierung und Zeitersparnis
Dem Harlekin-Bockkäfer hingegen
nen Automatisierungsanlagen wieder.
bei Wartung, Installation und Erwei-
gelingt das Unmögliche. Der Antriebs-
Die neuen Frequenzumrichter VLT®
terung werden durch diese Antriebs-
motor sitzt in den Beinmuskeln direkt
Serie FCD 300 von Danfoss wurden
lösung bestens erfüllt. Die VLT®
am Brustkasten. Hier werden über
speziell für den dezentralen Einsatz
Serie FCD 300 kann optional auf
Nervenstrangknoten die Bewegungs-
entwickelt und haben den Käfern eini-
Bauer Getriebemotoren sowie auf
abläufe jedes der 3 Beinpaare weit-
ges voraus: Sie sind montagefreund-
andere Motorfabrikate montiert
gehend unabhängig vom Gehirn
lich und wie alle VLT® Frequenzum-
oder motornah eingesetzt werden.
dezentral gesteuert und kontrolliert.
richter einheitlich zu bedienen.
Da müssen selbst kleine Käfer passen.
Drives Solutions
Danfoss Antriebs- und Regeltechnik GmbH, Carl-Legien-Str. 8, 63073 Offenbach, Tel. 069/8902-0, Fax 069/89 02-106, Internet www.danfoss-sc/fcd 300
14
Die PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. hat die Spezifikationserweiterungen und –validierungen zu PROFIBUS DP-V2 abgeschlossen. Damit stehen nun einige zusätzliche leistungsfähige
Funktionen zur Verfügung. Nachdem mit PROFIBUS DP-V1 neben
zyklischer Kommunikation auch eine azyklische Kommunikation
möglich ist, können nunmehr auch Slaves untereinander kommunizieren. Durch die Erweiterungen von DP-V2 werden weitere
neue Anwendungsgebiete erschlossen.
Die Einführung eines isochronen (iso chronos = gleiche Zeit) Buszyklus ermöglicht eine taktsynchrone Regelung in Master und
Slaves. Mit Taktabweichungen kleiner einer Mikrosekunde können
somit hochgenaue Positioniervorgänge realisiert werden. Ferner
ermöglicht die Kommunikation zwischen zwei Slaves die Reduktion eines DP-Buszyklus und Masterzyklus und senkt somit die
Reaktionszeiten um 60 % bis 90 %.
Die Uhrzeitsynchronisation wird dazu genutzt, um ein Datum mit
einem Zeitstempel zu versehen. Dadurch können Aktionen (Events)
zeitgenau verfolgt werden. Dies hilft insbesondere bei Netzwerken
mit vielen Mastern bei der Erfassung zeitlicher Abläufe. Diagnosen
über die Ursache von Störungen werden damit ebenso erleichtert
wie die zeitfolgerichtige Einplanung von Aktionen.
Mit der neuen Up- und Download-Funktionalität können mit einem
Kommando beliebig große Datenbereiche in ein Feldgerät geladen
werden. Programm-Updates oder Gerätetausch sind ohne umständliche manuelle Ladevorgänge durchführbar, die heutzutage
bei jedem Hersteller anders ablaufen. Auch das Übertragen in
einen remanenten Speicher oder das Starten/Stoppen der Feldgerätefunktionen wird durch ein einheitliches Protokoll unterstützt.
Die Erweiterungen sind abwärtskompatibel, so dass der Einsatz
der neuen Funktionalität rückwirkungsfrei auf die installierte Basis
ist. Bewährte PROFIBUS ASIC’s sind bereits darauf vorbereitet,
so dass die Gerätehersteller die Funktion implementieren und z. B.
neue Anwendungsbereiche, wie PROFIdrive, erschließen können.
Damit deckt PROFIBUS alle Belange der Feldebene ab.
■
Kontakt: PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.
Motoren auf dem Prüfstand
Als Dienstleister liefert KST Motorenversuch, Bad Dürkheim,
Prüfstände für die Antriebsstrang- und Abgasanlagenentwicklung,
von der Konstruktion über den Prototypenbau und Simulation bis
hin zum Test. Für die Umrüstung der Prüfstände auf ein neues
effizientes Automatisierungssystem war es notwendig, den
PROFIBUS-Datenstrom mit einer extrem schnellen Abtastrate
abzuhören.
Für die neuen mit PROFIBUS vernetzten Prüfstände wurde zusätzlich ein Datenlogger installiert, der die Messdaten von zwei
Kanälen unterschiedlicher Baudrate abhören sollte. Entscheidende
Grundvoraussetzung war dabei, dass die eigentliche Kommunikation über den Feldbus nicht mit einem zusätzlichen Overhead
belastet wird – gefragt war ein reines Datenmonitoring. Bezüglich
des Datenloggers war KST auf der Suche nach einer leitsystemoffenen Lösung, die ohne Programmieraufwand in die bereits vorhandene Visualisierung eingebunden werden konnte.
Eine besondere Herausforderung stellte die extrem hohe Performance dar, die KST auf dem Prüfstand realisieren wollte:
Die Messsysteme verfügen über je ca. 110 universelle analoge
Eingänge, die zyklisch mit 25 Hz gelesen werden, und 24 schnelle
Kanäle mit Update-Raten von je 200 Hz. Diese Module erfassen
jede Messgröße mit einer Auflösung von bis zu 16 bit, linearisieren
und skalieren den Messwert und stellen ihn an der PROFIBUSSchnittstelle zur Verfügung.
■
Kontakt: http://www.ifak-system.com
Zwei, die sich gut verstehen –
PROFIBUS und CPV
PROFIBUS sorgt für eine
störsichere Kommunikation
und Compact PerformanceVentilinseln für maßgeschneiderte und leistungsstarke Automatisierungslösungen. Zusammen geben
sie das ideale Paar für dezentrale Steuerungskonzepte
ab. Umfangreiche Pneumatikfunktionen mit Ventilen
von 400 bis 1.600 l/min
Durchfluss, kombiniert mit
Vakuumerzeugern und
Relaisscheiben, lassen keine
Wünsche offen.
Festo AG & Co.
Postfach
73726 Esslingen
Telefon 0711/347-2249
Telefax 0711/347-2071
E-mail [email protected]
www.festo.de
Elektrisches und Fluid Control Systems
pneumatisches
Automatisierungssystem AirLINE
Mit AirLINE können auf einfachste Weise, d. h. praktisch
ohne Projektierungs- und
Montageaufwand, dezentrale
Funktionseinheiten aufgebaut
werden. Ein Hauptvorteil
des AirLINE-Systems ist die
Kompatibilität zu den I/OSystemen von WAGO und Phoenix Contact.
Dadurch können Module mit unterschiedlichsten Funktionalitäten frei kombiniert werden.
Diese lassen sich praktisch werkzeuglos und
ohne Querverdrahtung zu einem durchgängigen System konfigurieren.
AirLINE
Zusätzliche Funktionen in der
neuen PROFIBUS DP Version 2
Systemvorteile im Überblick:
" Alle gängigen Feldbusprotokolle
verfügbar (z. B. PROFIBUS)
" Reduzierung der Kosten für den Schaltschrank (in Planung und im Aufbau)
" Minimaler Verkabelungs- und Montageaufwand dank Rasttechnik
" Hoher Durchfluss (300; 650 Nl/min) bei
geringem Anreihmaß (11; 16,5 mm)
Bürkert GmbH & Co. KG
Christian-Bürkert-Str. 13-17, D-74653 Ingelfingen
Telefon (0 79 40) 10 - 0, Telefax (0 79 40) 10 - 361
www.buerkert.com, [email protected]
15
Info
Produkt-Galerie
Regelbare Antriebstechnik für
hochdynamische Aufgaben
Servoumrichter POSIDYN® SDS 4000
Mit Einführung der neuen Servoumrichterreihe
POSIDYN® SDS 4000 erweitert STÖBER die
Palette seiner Antriebsumrichter. Die Servoumrichterreihe POSIDYN® SDS 4000 ist vollständig
software-kompatibel zu den vektorgeregelten
Frequenzumrichtern POSIDRIVE® FDS 4000 von
STÖBER. Beide Umrichterreihen verfügen über
eine Vielzahl herausragender Eigenschaften.
Während die Frequenzumrichter für eine kostengünstige Lösung dynamischer Antriebsprobleme
zugeschnitten sind, lösen die Servoumrichter
hochdynamische Antriebsaufgaben.
Kontakt: eMail: [email protected]
Online Messtechnik mit PROFIBUS und
intelligenten Steckmodulen
Bus Connecting System PROFIBUS DP
Das Bus Connecting System PROFIBUS DP von
DRESCHER Industrieelektronik GmbH ist ein
intelligenter PROFIBUS-Knoten mit modularem
Aufbau, wobei das jeweilige Modul die Applikation bestimmt. Durch einfaches Aufstecken lassen sich daher sehr einfach viele Anwendungen
auf einem Knoten realisieren.
Derzeit stehen BCS-Module für:
" Nockensteuerwerk/Positionscontroller,
" Wegmessung mit Messtaster (Auflösung 0,5µ),
" digitale Eingänge und Ausgänge,
" Schnittstellen RS232, TTY 20 mA u.a.
zur Verfügung.
Nur vorverarbeitete Messdaten werden übertragen. Alle Messungen werden in Echtzeit durchgeführt. Software-Bausteine für die Integration in
SPS stehen zur Verfügung.
Kontakt:
eMail: DRESCHER-Elektrobau@t-online
PROFIboard erhielt das PROFIBUS DP Slave Zertifikat
Die von Softing eingesetzten PROFIBUS Baugruppen PROFIboard wurden jetzt auch als DP
Slave zertifiziert. Damit sind die PC-Baugruppen
von Softing die einzigen Interfaces, die sowohl
als PROFIBUS-DP-Master wie auch als PROFIBUS DP-Slave registriert sind.
Die unter dem Namen PROFIboard vertriebenen
Baugruppen sind neben der PCI-Version auch
als ISA- und PC104-Karte verfügbar. Treiber für
verschiedene Betriebssysteme stehen zum
Download von der Softing-Homepage bereit.
Kontakt: http://www.softing.de
PROFIboard
AS-i/PROFIBUS Gateways nach neuer Spezifikation 2.1
AS-i/PROFIBUS DP Gateway
Mit den AS-i/PROFIBUS DP Gateways von
Bihl+Wiedemann lassen sich über AS-Interface
auf einfachste Weise binäre Sensoren und Aktuatoren dezentral verkabeln, um dann die Daten
über den PROFIBUS weiterzuleiten.
Die Gateways stellen einen Slave für den PROFIBUS sowie für das AS-Interface einen Master
nach der neuen Spezifikation 2.1. Dies bedeutet,
dass bis zu 62 AS-i Slaves angeschlossen
werden können, analoge AS-i Slaves direkt
vom AS-i Gateway unterstützt werden und auch
Peripheriefehlermeldungen der AS-i Slaves vom
Gateway ausgewertet, angezeigt und über den
PROFIBUS weitergeleitet werden.
Internet: http://www.bihl-wiedemann.de
Stellungsregler mit PROFIBUS PA-Schnittstelle
Den intelligenten Stellungsregler SRD991 mit
PROFIBUS PA stellt Foxboro Eckardt in der
POSYS-Serie vor. Der SRD991 bietet die Funktionalität modernster mikroprozessorgesteuerter
Ventilregelung, wie z. B. automatische Initialisierung. Der Stellungsregler kann über Leitsysteme
und auch über lokale Drucktasten und LED’s
Stellungsregler SRD991
16
angesteuert und konfiguriert werden. Statusund Diagnosemeldungen liefern kontinuierlich
Informationen über Betriebszustände und
Elektronikkomponenten.
Kontakt: http:// www.foxboro-eckardt.com
Produkt-Galerie
Info
Steckverbinderfamilie als hybride Feldbusschnittstelle
Zum Anschluss hybrider Feldbuskabel hat
HARTING die durch die PNO standardisierte
Steckverbinderfamilie Han-Brid entwickelt.
Hybride Feldbuskabel kombinieren LWL-Leitungen oder geschirmte Zweidrahtleitungen zur
Signalübertragung mit Cu-Adern zur 24V/10A
Spannungsversorgung der Feldbaugruppen.
Der Einbau in gängige Han‚ Steckverbindergehäuse in Kunststoff-, Metall- oder druckdichter
Ausführung ermöglicht den Einsatz in rauen
Industrieumgebungen.
Kontakt: http://www.harting.com
Han-Brid Stecker
Digitale Servoantriebe mit PROFIBUS DP-Schnittstelle
Die digitalen Servoantriebe MidiDrive D und der
neue TrioDrive D der ESR Pollmeier GmbH sind
mit PROFIBUS DP-Schnittstelle verfügbar. In den
Verstärkern sorgen je ein Signalprozessor mit
62,5 µs Zykluszeit und ein 16-Bit-Mikrocontroller
für hohe Dynamik und Genauigkeit. Die passenden AC-Servomotoren überdecken den Drehmomentbereich von 0,4 Nm bis 16 Nm bei
Drehzahlen bis zu 7.000 min–1 und mehr.
Zusätzlich zur Prozessdatenkommunikation ist
auch die Parametrierung über PROFIBUS möglich. Mit dem Programm SPP für Windows können die Antriebe gesteuert und in Betrieb
genommen werden.
Servoantrieb MidiDrive
Kontakt: http://www.esr-pollmeier.de
PROFIBUS DP-Schnittstelle für Druck- und
Temperaturschalter
Der neue 2-fach Druck- oder Temperaturschalter
UDS7 PB von Barksdale Control Products GmbH
besteht aus einem Druck- bzw. Temperatursensor mit nachgeschalteter Elektronik und ist in
einem kompakten Edelstahlgehäuse eingebaut.
Das Gerät ist für raue Industriebedingungen
ausgelegt und somit störsicher, schock- und
vibrationsfest. Der digitale Druckschalter wird in
hydraulischen und pneumatischen Anlagen eingesetzt, bei denen Drücke und Temperaturen
überwacht und ein bis zwei Schaltsignale benötigt werden.
Der UDS7 PB ist zur Zeit der einzige Schalter für
Druck und Temperatur mit Anzeige, Schaltausgängen und einer PROFIBUS DP-Schnittstelle.
Die Übertragungsgeschwindigkeit kann zwischen
9,6 kBaud bis12 MBaud gewählt werden.
Standardmäßig ist ein M12x1 Stecker gemäß
der PROFIBUS-Anschlussnorm vorgesehen.
Optional sind auch kundenspezifische Steckervarianten lieferbar. Busabschlusswiderstände
können auf Wunsch integriert und per Drahtbrücke am Stecker zugeschaltet werden, d. h.
es sind keine externen Abschlusswiderstände
erforderlich. Eine Low-Power-DP-Version des
Schalters sowie eine eigensichere Ex-Version
(EEx ia IIC T4-T6) sind in der Entwicklung und
werden Einsätze bis in Ex-Zone 0 mit PROFIBUS
DP (kein PROFIBUS PA notwendig) ermöglichen.
Druck- und Temperaturschalter UDS7 PB
Druckmessumformer mit PROFIBUS DP-Schnittstelle
Der innovative WIKA Druckmessumformer
PROFIBUS DP mit direkter Busanbindung ohne
zusätzliche Hardware bietet neben der hohen
Wirtschaftlichkeit weitere wichtige Vorteile. Für
die PROFIBUS DP-Serie entwickelte WIKA ein
komplett neues Sensorkonzept, u. a. eine im
Sensorkopf integrierte dynamische Temperaturkompensation. Diese gewährt im Temperaturbereich von 0 °C bis 50 °C Messgenauigkeiten
bis 0,1 % ohne zusätzlichen Temperaturfehler.
Der Standard-Temperaturmessbereich umfasst
–30 °C bis 100°C. Druck-Messbereiche von
0 bis 400 mbar und von 0 bis 1600 bar eröffnen
dem Anwender vielfältige Einsatzmöglichkeiten.
Die umfangreichen Diagnoseroutinen der intelligenten Sensorik sowie die Erfassung der
Medientemperatur sind als PROFIBUS DP-
Dienste gemäß EN 50170 verfügbar. Abgestimmte EMV-Maßnahmen in Kombination mit der galvanischen Trennung sorgen für Datensicherheit
auch bei Übertragungsraten bis 12 MBaud.
Der WIKA Druckmessumformer PROFIBUS DP
zeichnet sich zudem durch hohe Lastwechselbeständigkeit, Druckspitzenbeständigkeit und
Reproduzierbarkeit aus. Vollverschweißte
Dünnfilm- und Piezosensoren ermöglichen
den Verzicht auf jegliches Dichtungsmaterial.
Die Schock- und Vibrationsbelastbarkeit gemäß
Industriestandard gewährleisten den Einsatz für
Feldbusapplikationen im Maschinenbau sowie
in der Automatisierungs- und Prüfstandstechnik.
Druckmessumformer PROFIBUS DP
Kontakt: http://wika.de
17
Echtzeitkommunikation
PROFInet für Echtzeitaufgaben
Mit PROFInet werden im Bereich der industriellen
Kommunikation neue Maßstäbe gesetzt. Hierbei
basiert PROFInet, neben der eigentlichen Kommunikations-Funktion, auf einem neuen EngineeringKonzept für Automatisierungs-Geräte. Bezüglich
der Kommunikation nutzen PROFInet-Geräte das
schon aus der Windows/Office Welt bekannte
Layer7-Protokoll DCOM. Unterhalb des Layer7
stehen Protokolle wie TCP und das echtzeitoptimierte Protokoll UDP zur Verfügung. Welches
dieser Layer4-Protokolle verwendet wird, können
PROFInet-Geräte, je nach Echtzeitanforderung,
untereinander aushandeln. So kann Echtzeitkommunikation auf Ethernet eingebunden werden.
Durch den Einsatz einer speziellen Kommunikationssoftware
(Middleware) kann allerdings eine definierte Zeitspanne für das
Erkennen einer fehlgeschlagenen Übertragung garantiert werden.
Die Middleware hat folgende Eigenschaften:
" Basiert auf dem Standard UDP/IP
" Deadlineüberwachung für zyklische Übertragung
" Auftragsüberwachung für azyklische Übertragung.
Applikation
Applikation
Layer7 (DCOM)
Layer7 (DCOM)
Zyklische Übertragung
Layer4 (TCP/UDP)
Layer4 (TCP/UDP)
DCOM als gemeinsame Sprache zwischen PROFInetGeräten
Layer2 Treiber
Layer2 Treiber
zur Vermeidung von Telegramm-Kollisionen und damit der Verbesserung der Echtzeiteigenschaften verwendet werden. Dabei ist
insbesondere wichtig, dass durch die Vernetzung Echtzeitdomainen aufgebaut werden (z. B. Fullduplex-Betrieb auf Zellenebene),
durch die keine Telegramme geroutet werden, die nicht für die
Teilnehmer der Echtzeitdomaine bestimmt sind.
Auch in geswitchten Netzen ist die Zeitspanne für die Übertragung
der Daten abhängig von der Netzwerklast und Topologie. Dies ist
durch die folgenden Eigenschaften begründet:
" Standard TCP/IP-Stacks bearbeiten Aufträge nach dem
FIFO-Prinzip
" Bei Überlastsituationen in den Netzwerkkomponenten (Switch,
Karte, Router, Stack, ...) können Pakete verworfen werden.
BUS
Anforderungen und Grobkonzept
Für die Echtzeitkommunikation zwischen PROFInet-Geräten gelten folgende Anforderungen:
" Einsatz von Standard-Netzkomponenten (Protokolle, Switches, Kabel, ...). Reaktionszeiten
im Bereich von 10 ms. Nutzung für I/O-Systeme steht zuerst einmal nicht im Vordergrund.
Die projektierte Kommunikationsbeziehung zwischen zwei PROFInet-Geräten wird als Verschaltung bezeichnet. Der Consumer (Datenempfänger) muss dabei sicher erfahren, ob gültige Daten für
eine Verschaltung geliefert werden (z. B. aktuelle Prozesswerte). Der
Consumer überwacht hierzu den Empfang der Pakete, die durch
den Provider (Datensender) zyklisch geschickt werden. Wenn der
zyklische Fluss der Pakete länger als die projektierte Deadline-Zeit
unterbrochen ist, wird durch den Consumer ein Ersatzwert aufgeschaltet und eine entsprechende Fehlerreaktion eingeleitet. Für
Realtime-Anforderungen definiert PROFInet daher eine entsprechende Middleware auf Basis UDP/IP zur Überwachung der Deadline.
Azyklische Übertragung
Damit ergibt sich aus Sicht der Kommunikation
folgendes Grobkonzept für ein PROFInet-Gerät.
1. DCOM Mechanismen (über TCP)
Diese Implementierung ist von jedem PROFInetGerät zu erbringen. Es sind keine Vorgaben zum
Determinismus der Übertragung möglich. Eine
Sicherung der Übertragung wird durchgeführt.
2. Echtzeitkommunikation auf Ethernet
Produktivdaten werden mit einem möglichst
kleinen (im Sinne des dynamischen Ressourcenverbrauchs) Protokoll auf Basis von UDP/IP
übertragen. Der geforderte Determinismus der
Übertragung ist einstellbar und muss zur Laufzeit
überwacht werden. Die Lösung ist mit Standardnetzkomponenten realisierbar.
Applikation
PROFInet Realtime
Zyklisch
PROFInet Realtime
Azyklisch
PROFInet
Standard
Engineering,
Business
Integration
Standard
Applikation
(ftp, http, ...)
DCOM
Middleware
Standard TCP
Standard UDP
Standard IP
Standard-Ethernet
Architekturübersicht nach
Schichtenmodell
Architektur und Topologierichtlinien
Aufgrund seiner Flexibilität sind mit Ethernet unterschiedliche Verkabelungsstrukturen realisierbar.
Damit aber die volle Leistungsfähigkeit dieses
Mediums für die Automatisierungstechnik zur
Verfügung steht, sollte ein geswitchtes Ethernet
18
Die Auftragsüberwachung dient als Absicherung der Paketübermittlung. TCP/IP liefert zwar diese Qualität einer Auftragsüberwachung. Da jedoch über den TCP/IP Stack sowohl Echtzeitdaten
als auch z. B. HTTP Requests laufen, erfordert dies verbindungsspezifisches Zeitverhalten. Mit Standard TCP/IP Stacks ist eine
verbindungsspezifische Anpassung der Timeouts nicht möglich,
dort werden heutzutage nur globale Timeouteinstellungen geboten. PROFInet definiert daher eine entsprechende Middleware auf
Basis UDP/IP.
Priorisierung
Neben der schnellen Erkennung eines Übertragungsfehlers ist bei
Nutzung von Ethernet als Echtzeitmedium auch sicherzustellen,
dass Überschreitungen der maximal zulässigen Deadline so selten
wie möglich vorkommen. Umfangreiche Messungen haben ergeben,
dass sich auch in geswitchten Netzen bei einer sehr hohen Netzwerklast Übertragungszeiten von bis zu 20 ms ergeben können.
Eine Netzwerklast in dieser Grössenordnung kann bei der Nutzung von Standardkomponenten nicht ausgeschlossen werden,
z. B. beim gleichzeitigen Upload von Qualitätsdaten aus den
PROFInet-Geräten. PROFInet priorisiert deshalb für Realtime-Anforderungen die Pakete nach IEEE 802.1. Als Standardpriorität
wird Prio 7 (Network Control) eingesetzt, womit auch eine Abgrenzung zu Internet-Telephonie und Videodatenübertragungen gegeben ist. Dadurch lässt sich die maximale Übertragungszeit zwischen Provider und Consumer auf Zeiten im Bereich bis zu 5 ms
begrenzen. Ein dauerhafter und stabiler Betrieb von PROFInetVerschaltungen ist somit gewährleistet. Mit den oben aufgeführten
Festlegungen ist PROFInet am Ethernet echtzeitfähig. Durch den
Verzicht auf proprietäre Ergänzungen an den eingesetzten Komponenten werden alle Innovationen der Standard-Komponenten
automatisch für PROFInet verfügbar. Die nahtlose Integration in
die vorhandene Infrastruktur ist problemlos möglich.
■
Joachim Feld, Ronald Lange, Siemens AG, Bereich A&D
SPS-Palette komplettiert
Bosch-CL150 – die kleine mit der großen Leistung
Industriehydraulik
Mobilhydraulik
Pneumatik
Montagetechnik
AS-SP 7501
Antriebs- und
Steuerungstechnik
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Schraub- und
EinpressSysteme
AT-didactic
Mit der neuen Baureihe CL150 bietet
Bosch eine modular aufgebaute, besonders preiswerte und robuste SPS mit
überragender Leistung. Eine Steuerung,
die die Bosch-SPS-Familie im unteren
Leistungsbereich vervollständigt. Durch
variable Ausbaustufen erschließt die
CL150 ein breites Einsatzspektrum. Jetzt
ist die Produktpalette komplett: von der
kompakten SPS bis zur hoch komplexen
Mehrprozessorsteuerung.
Automation
Hilscher – Competence in Communication
01/ QP Werbung & Design
Die Firma Hilscher hat sich sehr früh mit
Feldbustechnik beschäftigt. Die aktive Mitarbeit in der Profibus Nutzerorganisation
garantiert Produkte auf dem neuesten
Stand der Feldbustechnik.
Damit ist Hilscher der kompetente Partner für Kommunikationstechnik in der
Automatisierung: 180 Baugruppen, Beratung, Standardsoft- und -hardware,
kundenspezifische Lösungen und weltweiter After-Sales-Service umfassen unser
Leistungsangebot. Daraus resultieren die
Vorteile für unsere Kunden: Einheitliche
Technologie, gleiche Schnittstellen,
gemeinsames Konfigurationswerkzeug
und ein unabhängiger Ansprechpartner
für alle Systeme. Sprechen Sie mit uns.
Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH
Rheinstraße 15, D-65795 Hattersheim
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19
Unsere Organisation
Australia and New Zealand PROFIBUS User Group (ANZPA)
c/o OSItech Pty. Ltd., Mr. Andrew Janiak, P.O. Box 315, AUS-Kilsyth, Vic. 3137
Phone ++61 3 9761 5599, Fax ++61 3 9761 5525, [email protected]
PROFIBUS Belgium
Mr. Herman Looghe, August Reyerslaan 80, B-1030 Brussels
Phone ++32 2 706 80 00, Fax ++32 2 706 80 09, [email protected]
Association PROFIBUS Brazil
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Dieses PROFIBUS-Journal ist eine Publikation der PROFIBUS Nutzerorganisation
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Fon (08 21) 90 65 80
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Druck
ADV, Augsburg, 02/2001
Auflage
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Japanese PROFIBUS Organisation
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