profinet - Siemens

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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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“.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich,
wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart
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