Flyer PROFINET Basics (PDF 3,73 MB) - Phoenix Contact

INTERBUS-SAFETY
BASICS
Beslissingscriteria
Werking
Apparaatbeschrijving
Integratieconcepten
Internationale normering

PHOENIX CONTACT BV
Postbus 246 · 6900 AE Zevenaar
Tel.: (0316) 59 17 20 · Fax: (0316) 52 40 74
www.phoenixcontact.nl
PHOENIX CONTACT NV/SA
Minervastraat 10-12 · B-1930 Zaventem
Tel.: 02-7 23 98 11 · Fax: 02-7 25 36 14
www.phoenixcontact.be
2 | Basics PROFINET

1.
Ethernet in de industriële
automatisering
De vraag naar hogere productiviteit van machines en installaties bij
tegelijkertijd dalende kosten was altijd al de motor achter innovaties in
de industriële automatisering. Meer dan 15 jaar geleden werd vanuit
deze achtergrond INTERBUS ontwikkeld als eerste sensor-/actorbussysteem
voor de overdracht van procesgegevens.
Dankzij het bijzondere overdrachtsprotocol
en de ringtopologie
biedt het INTERBUS-systeem
naast een snelle, cyclische en deterministische
datacommunicatie
een eenvoudige inbedrijfstelling,
uitgebreide diagnosefuncties voor
het minimaliseren van stilstandtijden
en een hoge mate van
storingvrijheid door de toepassing
van o.a. de glasvezeltechniek.
Deze eigenschappen alsmede de
voordelige koppeling van sensoren
en actoren hebben snel tot
een hogere acceptatie van het
veldbussysteem geleid. In maart
2005 waren wereldwijd al meer
dan 7,5 miljoen INTERBUSknooppunten
toegepast in meer
dan 680.000 applicaties in een
groot aantal industriële toepassingen.
De geïnstalleerde basis
komt volgens berekeningen op
basis van een Frost & Sullivanstudie
overeen met een waarde
van 1,4 miljard US-dollar.
Als één van de
meest toonaangevende
veldbussystemen
ter wereld wordt
INTERBUS op dit
moment in meer
dan 680.000
applicaties in
een groot aantal
takken van industrie
toegepast
Basics PROFINET | 3

Machines en
installaties
moeten snel op
kunnen worden
afgestemd
Bron:
Magna Steyr/
AUTOMOBIL
ENTWICKLUNG
Mehr Segmente und Nischen
3
Limousine
Sportwagen
Spyder
6
Fließheck
Kombi
Limousine
Kleinwagen
Sportwagen
Coupé
Mehrzweck-Fahrzeuge
Fließheck
Kombi
Limousine
Kleinwagen
Sportwagen
Coupé
Cabrio
Pickup
Off-Road
Sports Utility Vehicle
Mehrzweck-Fahrzeuge
Fließheck
Kombi
Limousine
Kleinwagen
Sportwagen
Coupé
Cabrio
Roadster
Off-Road
Sports Utility Vehicle
Mehrzweck-Fahrzeuge
Fließheck
Kombi
Limousine
Kleinwagen
Sportwagen
Coupé
Cabrio
Roadster
Hybridfahrzeuge
Neue Antriebssysteme
60´er 70´er 80´er 90´er 2000
8
12
14
Pickup
Procurement
Management
Planning
Ethernet
Feldbus
Als uniforme netwerkstructuur verbindt Ethernet
de afzonderlijke eilandoplossingen binnen het
bedrijf met elkaar
nieuwe omstandigheden
Productiviteitspotentiëlen
ontsluiten
De huidige afzetmarkten worden
gekenmerkt door steeds kortere
productlevenscycli bij een continu
toenemend aantal typen. In 1990
bedroeg de levenscyclus van een
personenauto bijvoorbeeld nog
9,5 jaar en werden er acht typen
(Sedan, Combi, Cabrio etc.) op
hetzelfde platform gerealiseerd.
Op dit moment worden 14 verschillende
typen van een merk geproduceerd
met een gemiddelde
levenscyclus van 6,5 jaar. Om dit
economisch rendabel te maken,
is het dringend noodzakelijk dat de
productie-installaties de Return on
Invest (ROI) aanzienlijk eerder dan
voorheen bereiken. Hiertoe dienen
de ontwikkel- en engineeringskosten,
die het grootste deel van de
totale kosten voor hun rekening
nemen, aanzienlijk te worden
gereduceerd en dienen bestaande
oplossingen simpelweg in nieuwe
concepten te worden geïntegreerd.
De communicatiestructuren binnen
het bedrijf zijn daardoor van grote
invloed op het ontsluiten van
nieuwe productiviteitspotentiëlen.
Netwerkstructuur
unificeren
Bedrijfsnetwerken worden op dit
moment gekenmerkt door kostbare
koppelingen en systemen voor
data-uitwisseling tussen de vele
afzonderlijke oplossingen in het
productieproces en tussen productie-
en bedieningsniveau.
Een transparante toegang tot de
machinedata, die voor een optimale
opdrachten- en productieregeling
noodzakelijk zou zijn, is
alleen mogelijk tegen hoge kosten.
Het doel is daarom de ontwikkeling
van een uniforme netwerkstructuur,
die de koppeling van alle
machine- en installatiedelen alsmede
de koppeling van deze delen
met het productie-, plannings- en
bedieningsniveau van de onderneming
realiseert. De oplossing
voor dit vraagstuk is Ethernet, want
dit overdrachtsmedium heeft zich
al bewezen op het gebied van de
kantoorcommunicatie en wordt
ook steeds meer toegepast in
industriële omgevingen voor de
koppeling van decentrale machineen
installatiedelen onderling en
met hogere systemen.
Aanvullende Ethernetprotocollen
Het voordeel van de wereldwijd
uniforme communicatiestandaard
Ethernet zit in de overdracht van
grote hoeveelheden gegevens,
het gelijktijdig uitvoeren van verschillende
services alsmede de
beschikbaarheid van standaard
componenten en tools. Tot nu
toe dient men echter een niet
realtime-gedrag alsmede een hoge
jitter voor lief te nemen. Daarom
werken diverse fabrikanten en
organisaties aan de ontwikkeling
van aanvullende Ethernet-protocollen,
die aan de speciale eisen
van de industriële veldcommunicatie
voldoen.
4 | Basics PROFINET

PROFIBUS
100 ms 10 ms
1 ms
TCP/IP
NRT RT IRT
Profinet voldoet
aan de realtimeeisen
van elke
applicatie,
waarbij de drie
kanalen TCP/IP,
RT en IRT parallel
kunnen worden
toegepast
2.
Keuze voor het meest
uitgebreide Ethernet-protocol
Productiebedrijven zullen alleen voor koppeling op basis van Ethernet
kiezen, wanneer Ethernet op veldniveau dezelfde eigenschappen biedt
als de huidige toegepaste bussystemen. Naast de snelle, cyclische en
deterministische overdracht van procesdata alsmede de synchronisatie
van aandrijfsystemen is de overdracht van veiligheidssignalen alsmede
de transparante koppeling van de kantoorwereld met de fabriekswereld
een must.
Ook dienen de tot nu toe gedane
investeringen van fabrikanten
en gebruikers van automatiseringsproducten
en -oplossingen
te worden beschermd en dient
er een vloeiende overgang van
veldbus- naar Ethernet-oplossing
te worden gerealiseerd. De
INTERBUS Club heeft deze en
andere belangrijke criteria van
de op dit moment door verschillende
bedrijven en organisaties
ontwikkelde Ethernet-protocollen
onder de loep genomen
en vastgesteld dat Profinet op
grond van de volgende redenen
het beste aan de eisen van de
industriële communicatie
voldoet:
2.1
Flexibele realtimeoplossingen
Profinet stelt drie communicatiekanalen
ter beschikking, die op
de eisen van de verschillende
deelnemers zijn afgestemd
en parallel op hetzelfde netwerk
of apparaat kunnen functioneren.
Standaard kanaal
(TCP / IP, UDP / IP)
Het standaard kanaal biedt
gemiddelde reactietijden in
de orde van grootte van
100 ms voor eenvoudige
apparaten. Het kanaal kan o.a.
voor apparaatparametrering en
configuratie alsmede het lezen
van diagnosegegevens
worden gebruikt.
Realtime-kanaal RT (Real Time)
Met gemiddelde cyclustijden van
minder dan 10 ms komt het RTkanaal
overeen met de eigenschappen
van de huidige veldbussystemen.
Het kanaal, dat als
softwareoplossing in apparaten
kan worden geïmplementeerd,
ondersteunt een cyclische overdracht
van gevevens alsmede
gebeurtenisgestuurde meldingen
en alarmsignalen.
Realtime-kanaal IRT
(Isochronous Real Time)
Zeer dynamische motion
applicaties kunnen door het
Basics PROFINET | 5

LNK
ACT
100
ETH
10/100 BASE-
Reset
IT applications
e.g.
• HTTP
• SNMP
• DHCP...
TCP/UDP
IP
Ethernet
Profinet applications
Standard
data
Realtime switch ASIC
RT
Realtime
data
Realtime
Communicatiekanalen in het Profinet-systeem
Machine 2 Machine 3
Control Foil feed Welding
Ethernet
Singling out
Proxy
Machine 1
Collecting
INTERBUS
Profinet CBA biedt ondersteuning bij de opbouw
van modulaire, decentrale machine- en installatieconcepten
IRT
IRT-kanaal worden gerealiseerd
met cyclustijden van
minder dan 1 ms en een jitter
van minder dan 1 µs. IRT is
gebaseerd op een Ethernetchip,
die het zeer dynamische
gedrag in RT-netwerken
organiseert.
2.2 Compatibiliteit
met de „open
Ethernet-wereld“
Overal en direct toegang tot alle
gegevens van de automatiseringssystemen
op besturings- en
productieniveau om productieprocessen
te kunnen optimaliseren,
zijn belangrijke eisen van productieplanningssystemen.
Profinet
voldoet aan deze eisen, omdat
door toepassing van Ethernet
standaards uit de communicatieen
informatietechniek zoals OPC,
XML, COM/DCOM, DHCP,
SNMP, FTP of HTTP samen met
de standaard protocollen TCP/IP
en RT kunnen worden toegepast.
2.3 Architectuurmodel
voor de verdeelde
automatisering
Het op componenten gebaseerde
architectuurmodel Profinet CBA
(Component Based Automation)
ondersteunt de trend naar het
verdelen van automatiseringsfuncties
over diverse intelligente
subsystemen, omdat Profinet CBA
zowel de installatie-engineering
als de communicatie tussen de
subsystemen en hun apparaten
definieert.
Terwijl de componenten binnen
de functie-eenheden via Profinet
of het INTERBUS-systeem met
elkaar zijn verbonden, waarbij een
Proxy voor de "vertaling" van de
veldbusstandaard in het Profinetprotocol
zorgt, is t.b.v. de communicatie
tussen de functieeenheden
de configuratie van de
communicatierelaties noodzakelijk.
Hiertoe worden de gegevens,
die tussen de functie-eenheden
moeten worden uitgewisseld,
tijdens de programmering
van de eenheden in een Profinet
CBA-bestand geschreven.
Aansluitend worden de parametergegevens
van de afzonderlijke
subsystemen in een
koppeleditor geïmporteerd
en worden de functie-eenheden
middels "drag & drop" met elkaar
gekoppeld.
2.4 Eenvoudige integratie
van bestaande
veldbussystemen
Veldbus-oplossingen kunnen
via Proxies eenvoudig en
probleemloos in een Profinetsysteem
worden geïntegreerd.
De Proxy fungeert hierbij als
vertegenwoordiger van de
veldbusapparatuur. De Proxy
integreert de op een lager
INTERBUS-systeem aangesloten
deelnemers in het
hogere Profinet-systeem.
Hierdoor kunnen de voordelen
van INTERBUS, zoals de hoge
dynamiek, plaatsnauwkeurige
diagnose en automatische
configuratie van het systeem,
ook in de Profinet-wereld worden
gebruikt. Deze systeemvoordelen
vereenvoudigen de planning
Veldbussystemen
worden via een
Proxy in Profinet IO
geïntegreerd om
de investeringen
van de gebruikers
te beschermen
PROFIBUS
Proxy
6 | Basics PROFINET

alsmede de inbedrijfstelling en
service dankzij de omvangrijke
diagnose-eigenschappen van
het INTERBUS-systeem. De
vertrouwde apparatuur en
softwaretools kan men blijven
gebruiken en worden in het
Profinet-systeem geïntegreerd.
2.5 Acceptatie door
leveranciers van
besturingstechniek
Net zo belangrijk als de technische
kenmerken van het communicatiesysteem
is de koppeling
met belangrijke besturingssystemen.
Veel fabrikanten van
besturingen zoals Siemens of
Phoenix Contact hebben al een
Profinet-interface in hun apparaten
geïmplementeerd, zodat
een brede acceptatie van het
protocol en daarmee de toegang
tot een groot aantal automatiseringsoplossingen
in alle takken
van industrie is gewaarborgd.
De activiteiten van de Profibus
gebruikersorganisatie en de
INTERBUS Club alsmede hun
leden dragen bij aan de continue
verdere ontwikkeling van het
Profinet-systeem alsmede aan
het ter beschikking stellen van de
betreffende producten en daarmee
aan de toekomstzekerheid
van Profinet. Bovendien wordt
er aan de specificatie van een
Profinet-Safety-concept gewerkt,
waarmee de overdracht van
standaard en veiligheidsgerichte
gegevens via één kabel mogelijk
is. Verder wordt een Securityoplossing
ontwikkeld om de
communicatie binnen industriële
installaties te beveiligen tegen
spionage, manipulatie of moedwillige
beschadiging.
3. Werking van
Profinet IO
Met Profinet IO stelt de Profinet-specificatie een integratiemodel voor
eenvoudige veldapparatuur ter beschikking, dat overeenkomt met de
standaard zienswijze van de huidige decentrale periferie. De
componenten worden in de van de veldbusomgeving bekende vorm
geadresseerd, via de apparaatbeschrijving in het betreffende
engineeringstool (PC WorX, Step 7 etc.) geïntegreerd en hier tijdens
de engineering op logische wijze aan een controller toegewezen.
Omdat alle Ethernet-deelnemers
gelijktijdig via het netwerk kunnen
communiceren, verandert het
master/slave-gedrag van de
veldbustechnologie bij Profinet IO
in een provider/consumermodel.
De provider is daarbij de zender,
die zijn gegevens zonder de vraag
om ontvangstbevestiging aan de
communicatiepartners, de consumers,
overdraagt. De consumers
verwerken dan de gegevens.
In het kader van Profinet IO kunnen
de volgende device-typen
worden onderscheiden:
IO-Controller
De IO-Controller is een apparaat,
via welke de aangesloten
IO-Devices worden aangesproken.
Meestal gaat het om een
besturing binnen een decentrale
functie-eenheid, die in- en
uitgangssignalen met de toegewezen
veldapparaten uitwisselt.
IO-Device
Als IO-Device wordt een decentraal
veldapparaat (bijv. Remote
I/O, motion controller, ventieleiland,
switch) aangewezen,
dat aan één of meerdere IO-
Controllers is toegewezen en
behalve proces- en configuratiedata
ook alarmsignalen overdraagt.
Het dataverkeer tussen
de IO-Devices wordt gerealiseerd
door de configuratie van
provider/consumer-submodulen.
IO-Supervisor
De IO-Supervisor, bijv. een
programmeerapparaat of een
industriële PC, heeft parallel
aan de IO-Controller toegang
Basics PROFINET | 7

ETH
10/100 BASE-T
LNK
ACT
100
RESET
MRESET
RUN/PROG
PRG
STP
PLC
RUN
FAIL
INLINE CONTROL
ILC 350 ETH
Ord.No.: 2737203
IL
RDY/RUN
BSA
FAIL
PF
E
11 15 19 Q1 US
12 16 I10 Q2 UM
13 17 I11 Q3 UL
14 18 I12 Q4
Engineering system
Ethernet
not
specified
IO-Controller
specified
specified
IO-Supervisor
PROFIBUS
IO-Device
Naast de engineeringssystemen voor netwerkconfiguratie
en I/O-adrestoewijzing onderscheidt
Profinet IO drie verschillende device-typen
tot alle proces- en parameterdata.
Tussen IO-Controller, IO-Supervisor
en de IO-Devices bestaan
applicatierelaties voor de overdracht
van configuratiedata (standaard
kanaal), procesdata (realtime-kanaal)
alsmede alarmsignalen
(realtime-kanaal). Deze
relaties worden tot stand gebracht
in een context-managementsysteem,
dat ook dient voor het
instellen van de belangrijke
communicatieparameters voor de
tot stand te brengen communicatierelaties
alsmede een duidelijke
identificatie van de deelnemers.
Profinet IOdevicemodel
Het context-managementsysteem
maakt voor de adressering gebruik
van een devicemodel, dat de functionaliteit
van een concreet veldapparaat,
gezien vanuit Profinet
IO, weergeeft. Deze zienswijze
dient voor alle veldapparaten uniform
te zijn, zodat een fabrikanten
apparaatoverkoepelende
communicatie mogelijk is. Verder
dient er rekening mee te worden
gehouden dat een IO-Device in
het Profinet IO-systeem niet
vanzelfsprekend overeenkomt
met een fysiek veldapparaat,
omdat het apparaat meerdere
logische IO-Devices kan bevatten.
Het IO-Device zelf definieert slots,
waarin modulen kunnen worden
geïntegreerd die uit tenminste één
submoduul bestaan.
Elk IO-Device heeft een universele
apparaatidentificatie
toegewezen gekregen. Deze
identificatie is samengesteld uit
een 16 bit fabrikantcode, die door
de Profibus gebruikersorganisatie
wordt uitgegeven en een 16 bit
apparaatcode, die elke fabrikant
zelf kan vastleggen.
Het devicemodel
geeft de
functionaliteit
van het veldapparaat
weer,
gezien vanuit
Profinet IO
Physical IO-Device
IP-Addr.
Stationn.
Logical IO-Device
Module:
16DIO
SM: Digit. In
16 DI
Parameter
Subslot 1
SM: Digit. Out
16 DO
Parameter
Subslot 2
In1
In2
In…
In16
Out1
Out2
Out…
Out16
Slot 0
Toepasbare kabels
Profinet werkt fullduplex met een
communicatiesnelheid van
100 Mbit/s (Fast Ethernet) en kan
zowel in het productie- als kantoorbereik
worden toegepast. U kunt
kiezen uit de volgende kabeltypen:
1. Elektrische kabels met
getwiste koperaders
De kabels dienen te voldoen aan
de CAT5-eisen en de maximale
afstand tussen twee componenten
mag niet langer zijn dan 100 m.
2. Optische kabels
Als overdrachtsmedium kunnen
multimode of singlemode glasof
kunststofvezels worden gebruikt.
De maximale afstand tussen twee
componenten mag niet langer zijn
dan 2 km (multimode) resp. 14 km
(singlemode).
8 | Basics PROFINET

4. Apparaatbeschrijving in
INTERBUS en Profinet
Om de benodigde componenten in een automatiseringsoplossing
te kunnen integreren, dient in de diverse engineeringsstappen
informatie over het apparaat ter beschikking te worden
gesteld. Dit vindt doorgaans plaats via een apparaatbeschrijving.
In het kader van het Profinet-systeem wordt deze beschrijving als GSDbestand
(General Station Description) in XML-formaat in het betreffende
engineeringssysteem geïmporteerd. Hierna kan het netwerk worden
geconfigureerd, de besturing worden geprogrammeerd en kunnen de
betreffende gegevens aan de IO-Controller worden overgedragen.
De componenten in INTERBUSsystemen
worden in de XMLgebaseerde
taal FDCML (Field
Device Communication Markup
Language) volgens ISO 15 745-3
beschreven. FDCML wordt
gekenmerkt door de volgende
eigenschappen:
toe te passen bij apparaten
met verschillende complexiteit
systeemonafhankelijk
uit te breiden door standaardisering
van algemene
FDCML-elementen
ondersteunt online-omschakeling
naar verschillende talen
toepasbaar bij apparaten, die
meerdere communicatiesystemen
ondersteunen
Het FDCML-devicemodel bestaat uit
de volgende basiselementen:
DeviceIdentity-object
Het DeviceIdentity-object dient
voor de apparaatidentificatie en
-selectie, die bijvoorbeeld via
de fabrikantnaam en het apparaattype
of de apparaatcodering
kan plaatsvinden.
DeviceManager-object
Het DeviceManager-object bevat
alle informatie, die voor de configuratie
van de installatie nood-
Allocated tools
Device patterns
DeviceManager
Communication
properties
Device resources
importList
datatypeTemplateList
dictionary List
helpFileList
toolList
pictureList
deviceStructure
localDataDescriptionList
additionalItemList
communicationEntity
resource
0 ..oo
externalSchema
Informatie over het apparaatmanagement
in het DeviceManager-object
0 ..oo
0 ..oo
Device structure
0 ..oo
Communication
controller board
< DeviceIdentity>
…
< DeviceManager>
< DeviceStructure>
…
…
< CommunicationEntity>
< MAUusage>
…
< CfgItemList>
…
< ProcessdataItem>

Controller
Programming system
Vergelijkt men de beide apparaatbeschrijvingsdocumenten
GSD in
XML-formaat en FDCML, dan kan
worden vastgesteld dat GSD in
versie 1.0 niet kan worden toegepast
voor de beschrijving van modulaire
stations die uit modulen
van verschillende fabrikanten zijn
opgebouwd, zoals meestal in
INTERBUS-systemen het geval
is. Het GSD-concept is gebaseerd
op een modulaire slave, waarbij
alle toegepaste modulen van één
fabrikant afkomstig zijn, zodat er
slechts één GSD-bestand in XMLformaat
per IO-station hoeft te
worden aangehouden.
INTERBUS
Proxy
FDCML
GSD
Het apparaatbeschrijvingsdocument FDCML kan zowel voor INTERBUSals
voor Profinet IO-netwerken worden gebruikt
ApplicationProcess-object
Het ApplicationProcess-object
stelt geschikte uitgangspunten
voor de programmering of de
integratie in programmeeromgevingen
ter beschikking.
Geringe inspanning
In tegenstelling tot het vorige richt
FDCML zich op de beschrijving
van elk afzonderlijk apparaat of
moduul. Omdat de interne afhankelijkheid
van modulaire stations
eveneens kan worden beschreven,
kunnen de beschrijvingsmogelijkheden
van GSD in XMLformaat
ook met FDCML worden
gerealiseerd. FDCML kan dus
voor Profinet-netwerken worden
gebruikt, omdat de voor de configuratie
van Profinet IO-systemen
vereiste apparaatinformatie in de
FDCML-apparaatstructuur kan
worden beschreven. De inspanning
voor de beschrijving van een
component worden daardoor
aanzienlijk gereduceerd, want
de beschrijving hoeft slechts
eenmaal in FDCML te worden
gegenereerd. GSD-bestanden
van IO-stations worden dan "met
één druk op de knop" vanuit de
FDCML-editor gegenereerd.
XML – eXtensible Markup Language
XML vormt op dit moment de basis
voor een groot aantal toepassingen.
Bij deze metataal gaat het om een
verkorte versie van de internationale
norm SGML (Standard Generalized
Markup Language), op basis waarvan
zelfstandig speciale talen zoals
HTML kunnen worden ontwikkeld.
Omdat SGML zeer complex is en
enkele delen van de norm slechts
weinig worden toegepast, heeft het
World Wide Web Consortium (W3C)
met XML een vereenvoudigde taal
gecreëerd. Het principe van XML is
dat de opbouw van gegenereerde
documenten een bepaald basismodel
volgt, zodat de hierin opgenomen
data beter en meerdere
keren kan worden gebruikt.
10 | Basics PROFINET

5. Concepten voor de integratie
van INTERBUS in Profinet IO
De combinatie van INTERBUS en Profinet IO draagt alleen bij
aan de verhoging van de productiviteit wanneer de totaaloplossing
transparant en uniform wordt weergegeven, zonder dat de
specifieke voordelen van het veldbus- en Ethernet-systeem verloren
gaan. Daarom is de integratie van INTERBUS in Profinet IO gebaseerd
op het van internet bekende Proxy-concept. De netwerkovergang
wordt gerealiseerd door gateways die een plaatsvervangende functie
vervullen en op die manier waarborgen dat de op INTERBUS aangesloten
apparaten en objecten probleemloos in het Profinet-concept
kunnen worden geïntegreerd.
Uitgaande van het Profinet IOdevicemodel,
zijn de volgende
concepten denkbaar voor de
integratie van INTERBUS in de
Ethernet-standaard:
Transparante integratie
Elke INTERBUS-deelnemer wordt
op een virtueel IO-Device weergegeven.
Het voordeel hiervan is dat
alle op het veldbussysteem aangesloten
apparaten direct in Profinet
IO zichtbaar zijn. Voor elk IO-Device
dient echter een eigen Ethernetframe
met tenminste 64 bytes te
worden verstuurd, ondanks het feit
dat INTERBUS-deelnemers doorgaans
slechts enkele procesdata
bezitten. Dit leidt bij omvangrijke
INTERBUS-systemen tot een
hogere netwerkbelasting in het
Profinet-systeem en daarmee tot
een lagere protocolefficiëntie.
Daarom is het transparante model
slechts in beperkte mate geschikt
voor de integratie van INTERBUS.
Compacte integratie
Het complete INTERBUS-systeem
wordt als een IO-Device met slechts
één moduul en één submoduul
weergegeven. Omdat de complete,
via INTERBUS beschikbare procesweergave
met één Profinet IO-telegram
kan worden overgedragen, is
de netwerkbelasting in het Profinetsysteem
gering. De structurele
weergave van het INTERBUSsysteem
is echter niet mogelijk,
want de INTERBUS-deelnemers
zijn niet meer zichtbaar in Profinet
IO. Verder dient de INTERBUS-
Proxy met een eigen engineeringstool
te worden geconfigureerd.
Modulaire integratie
Elke INTERBUS-deelnemer wordt
in slechts één IO-Device op een
eigen moduul weergegeven. Hierdoor
kan de data van alle modulen
in één Ethernet-frame worden overgedragen,
zodat een hoge protocolefficiëntie
in het Profinet-systeem is
gewaarborgd. De eigenschappen
van de INTERBUS-deelnemers zijn
vervolgens beschikbaar in het bijbehorende
submoduul. Een voordeel
is ook dat er geen extra configuratietool
voor de INTERBUS-Proxy
noodzakelijk is, omdat de samenstelling
van een modulair apparaat
door elk programmeersysteem
wordt ondersteund.
Physical IO-Device
Physical IO-Device
IP-Addr.
Physical IO-Device
IP-Addr.
Physical IO-Device
IP-Addr.
Stationn.
Physical IO-Device
IP-Addr.
Stationn.
IP-Addr.
Stationn. Logical IO-Device
Stationn. Logical IO-Device
Stationn. Logical IO-Device
Logical IO-Device
Logical IO-Device
Module:
16DIO
SM: Digit. In In1
SM: Digit. In In1
16 DI In2
SM: Digit. In In1
16 DI In2
Parameter SM: Digit. In… In In1
16 DI In2
Parameter SM: Digit. In… In In1
Subslot 16 DI In2
Parameter 1 In16
In…
Subslot 16 DI In2
Parameter 1 In16
In…
In16
SM: Digit. Subslot Out Parameter 1Out1
In…
Subslot 1 In16
SM: Digit. Out Out1
16 DO Subslot
Out2
1Out1
In16
SM: Digit. Out
16 DO Out2
Parameter SM: Digit. Out…
Out1
16 DO Out2
Parameter SM: Digit. Out…
Out1
Subslot 16 DO Out2
Parameter 2 Out16
Out…
Subslot 16 DO Out16 Out2
Parameter 2 Out…
Subslot Out16
Slot 0 Parameter 2 Out…
Subslot 2 Out16
Slot 0
Subslot 2 Out16
Slot 0
Slot 0
Slot 0
Transparante integratie: Elke INTERBUS-deelnemer
wordt op een IO-Device weergegeven
Physical IO-Device
IP-Addr.
Stationn.
Logical IO-Device
Module:
16DIO
SM: Digit. In
16 DI
Parameter
Subslot 1
SM: Digit. Out
16 DO
Parameter
Subslot 2
Slot 0
In1
In2
In…
In16
Out1
Out2
Out…
Out16
Compacte integratie: Het complete INTERBUS-systeem
wordt op een IO-Device weergegeven
Basics PROFINET | 11

Physical IO-Device
IP-Addr.
Stationn.
Physical IO-Device
Logical IO-Device
IP-Addr.
Module:
16DIO
SM: Digit. In In1
16 DI In2
Parameter SM: In… Digit. In In1
Subslot 1
In16 DI In2
Parameter In…
SM: Digit. Out Out1
Subslot 1
16 DO Out2
In16
Parameter SM: Out… Digit. Out Out1
Subslot 2
Out16 DO Out2
Parameter Out…
Slot 0
Subslot 2 Out16
Slot 0
Modulaire integratie: elke INTERBUS-deelnemer wordt
op één moduul in een IO-Device weergegeven
Stationn.
Logical IO-Device
Na afweging van de voor- en
nadelen van de afzonderlijke
integratiemodellen zullen de
INTERBUS Club en haar leden
in eerste instantie de specificatie
van het modulaire concept in
behandeling nemen. Dit wordt
hieronder kort beschreven.
Werkwijze van de
modulaire integratie
In het kader van de modulaire
integratie is slot 1 van het
Profinet IO-devicemodel voor de
INTERBUS-master gereserveerd.
Via het cyclische procesdatakanaal,
dat voor statusmeldingen
en firmware commando’s wordt
gebruikt, kan de status van het
INTERBUS-systeem worden
opgevraagd en kunnen speciale
acties zoals het in- en uitschakelen
van deelnemers worden uitgevoerd.
Op het diagnosekanaal
van slot 1 wordt alle informatie
weergegeven die geen betrekking
heeft op een speciaal slot, zoals
bijv. algemene parametreringsfouten.
De besturing wordt via
diagnosealarmen van elke diagnosemelding
op de hoogte gebracht.
Alle op de master aangesloten
INTERBUS-slaves maken
gebruik van slot 2 en volgende.
De volgorde dient overeen te
komen met de opbouw van het
INTERBUS-systeem. Niet-gebruikte
slots zijn daarom niet toelaatbaar.
De cyclische procesdata van
een slot wordt rechtstreeks aan de
I/O-data van de afzonderlijke
INTERBUS-slaves toegewezen,
terwijl de Profinet IO-parameters
voor het instellen van deelnemerspecifieke
data (bijv. identificatiecode
of procesdatalengte) en voor
de weergave van apparaatspecifieke
PCP-parameters worden
gebruikt. Diagnosemeldingen van
het INTERBUS-systeem zijn beschikbaar
als Profinet IO-kanaaldiagnoses
en brengen via diagnosealarmen
de besturing hiervan
op de hoogte. De besturing
geeft de diagnosemelding vervolgens
in duidelijke tekst weer.
Het devicemodel functioneert als
een INTERBUS-controlekaart, die
in deze situatie echter niet communiceert
via de backplane van het
besturingssysteem, maar via een
seriële Profinet-verbinding met de
besturing.
In het kader van de
modulaire integratie
is slot 1 voor de
INTERBUS-master
gereserveerd, terwijl
de slaves aan slot 2
en verder zijn
toegewezen
INTERBUS-master
Status and control register
Master diagnosis
Diagnosis alarms
INTERBUS-slaves
Input / output data
INTERBUS-parameters
PCP-parameters
Device diagnosis
Diagnosis alarms
Slot 1
IO-Device
Slot 2..n
Profinet / INTERBUS-Proxy FL PN / IBS
Als één van de eersten levert
Phoenix Contact een Profinet/
INTERBUS-Proxy, die de voordelen
van het INTERBUS-systeem in de
Profinet-wereld integreert. Dankzij de
transparante toegang tot de data van
de INTERBUS-componenten kunnen
bestaande veldbusapplicaties
eenvoudig in de totaaloplossing
worden geïntegreerd. De op rail te
monteren Proxy FL PN/IBS ondersteunt
het fullduplex-bedrijf met
100 Mbit/s en kenmerkt zich door een
geoptimaliseerde overdrachtstijd,
omdat de procesdata van alle
componenten efficiënt worden
samengevoegd.
12 | Basics PROFINET

SC6 5 C: DIGITAL COMMUNICATION
Technical
Coordinator
JWG10:
Industrial Cabling
IEC 61918
WG11:
Real Time Ethernet
IEC 61784-2
WG12:
Communications for
Functional Safety
IEC 61784-3
WG13:
Cyber Security
IEC 61784-4
WG7:
Function Block
IEC 61804
MT9:
Fieldbus Maintenance
IEC 61158
IEC 61784-1
Werkgroepen
binnen de IEC
SC6 5 C
„Digital
Communications“
6. Internationale normering van
INTERBUS en Profinet
De internationale normering van communicatiesystemen en
-componenten biedt zowel gebruikers als fabrikanten zekerheid,
ondanks een bepaalde vertraging ten opzichte van de ontwikkelactiviteiten.
Want normering biedt de garantie dat de apparaten van
verschillende producenten probleemloos binnen een automatiseringsoplossing
samenwerken.
Daarom volgt de INTERBUS Club
sinds een aantal jaren een actieve
normeringspolitiek, die zich weerspiegelt
in de ratificatie van het
systeem in DIN E 19 258 (mei
1994), EN 50 254 (december 1998)
en IEC 61 158 (januari 2000). Op
dit moment staat de verbinding van
INTERBUS en Profinet in het
middelpunt van de normeringstechnische
activiteiten, die voornamelijk
in IEC SC65C "Digital
Communications" plaatsvinden en
in Duitsland in de K956 "veldbus"
worden begeleid.
INTERBUS is op dit moment
samen met de veldbussystemen
Foundation Fieldbus, ControlNet,
Profibus, P-Net, Swiftnet en
WorldFIP genormeerd in
IEC 61 158, de norm die in maart
2003 werd geactualiseerd. Omdat
IEC 61 158 verschillende veldbusspecificaties
bevat, werden zogenaamde
"communicatieprofielen
ten behoeve van IEC 61 158"
gedefinieerd en in de internationale
norm IEC 61 784-1 gepubliceerd.
De communicatieprofielen
geven delen van de algemene
IEC 61 158 specificatie weer, die
overeenkomen met de betreffende
communicatiesystemen (bijv.
INTERBUS, Profibus etc.).
In maart 2004 zijn de
normenseries EN IEC 61 158 en
EN IEC 61 784-1 door de
Europese normeringsorganisatie
CENELEC geratificeerd en daarmee
automatisch in de normering
van de CENELEC-lidstaten overgenomen.
Geïntegreerde
Ethernet-concepten
De werkzaamheden aan de
IEC 61 158 hebben aangetoond
dat er naast de "klassieke" veldbussystemen
in toenemende mate
op Ethernet gebaseerde oplossingen
voor de industriële datacommunicatie
worden toegepast.
Daarom zijn de gedurende de
bewerking van de norm belangrijke
Ethernet-concepten Profinet,
Ethernet IP en Fieldbus
Foundation HSE in IEC 61 158
Basics PROFINET | 13

uitgave 3 opgenomen. In IEC
SC65C werd bovendien een
nieuw normeringsontwerp IEC 61
784-2 ten behoeve van het thema
"Additional Profiles for ISO/IEC
8802-3 based communication
networks in real time applications"
voorgesteld. Bijbehorende activiteiten
vinden plaats in werkgroep
11 (IEC SC65C/ WG 11) "Real
Time Ethernet (RTE)", die tot
augustus 2007 communicatieprofielen
vastlegt. Verder worden
de RTE-uitbreidingen van de
reeds in IEC 61 158 opgenomen
communicatiesystemen (bijv.
Profinet IO) en andere op Ethernet
gebaseerde oplossingen zoals
Ethernet Powerlink, waarvan de
basisspecificatie als PAS (Publicly
Available Specification) beschikbaar
dient te zijn, in de volgende
uitgave van IEC 61 158. Deze
norm dient eind 2007 te zijn
voltooid.
De INTERBUS Club en de
Profibus gebruikersorganisatie
werken samen aan de noodzakelijke
specificatiewerkzaamheden
voor het Profinet-protocol. De
INTERBUS-specificatie wordt
m.b.t. deze context uitgebreid ten
behoeve van een optimale koppeling
aan het Profinet-protocol.
Door de combinatie van beide
genormeerde systemen krijgt de
gebruiker een stabiele en brede
technologische basis voor de
opbouw van toekomstzekere
communicatieoplossingen.
7. Continue doorontwikkeling
van beide systemen
Toekomstgerichte en concurrentiegeoriënteerde branches zoals
de automobielindustrie volgen de opvattingen van de
INTERBUS Club en zullen in de toekomst ook het Profinetsysteem
in hun automatiseringsoplossingen toepassen.
Eind november 2004 maakten de
bedrijven Audi, BMW,
DaimlerChrysler en Volkswagen,
die zich in de AIDA (Automatisierungs-Initiative
Deutscher Automobilhersteller)
hebben verenigd,
bekend dat de protocolstandaard
Profinet met geïntegreerde persoonlijke
veiligheid voor een eenvoudige
en uniforme koppeling
van de automatiseringscomponenten
wordt gebruikt zodra dit
zowel technische als bedrijfsecomische
voordelen oplevert.
Deze beslissing is een signaal
voor een groot aantal andere
branches, die in het verleden de
in de automobielproductie toegepaste
en beproefde automatiseringsconcepten
bij hun machines
en installaties hebben toegepast.
Op dit moment werken de
INTERBUS Club en haar leden
in verschillende Profinet-werkgroepen
aan standaards voor
een veiligheidsgerichte dataoverdracht
en Motion Control-toepassingen
alsmede aan beveiligingsmechanismen
tegen onbevoegde
toegang of manipulatie van het
netwerk. Dankzij de uitgebreide
ervaring die de INTERBUS Club
14 | Basics PROFINET

heeft opgedaan bij de ontwikkeling
van het veilige veldbussysteem
INTERBUS-Safety, kan men er
van uitgaan dat op korte termijn
een oplossing met betrekking tot
persooonlijke veiligheid beschikbaar
zal zijn.
INTERBUS-systeem
verder geoptimaliseerd
De Ethernet-chip die voor de
implemantatie van het realtimekanaal
IRT in Motion Controlapparaten
noodzakelijk is, is
in 2005 op de markt gekomen.
Ondanks de door de AIDA
gewenste bedrijfseconomische
voordelen, kan worden vastgesteld
dat een dergelijke hardwareondersteuning
de prijs van de
veldapparaten zal verhogen.
Daarom gaat de INTERBUS Club
er vanuit dat veldbussystemen op
middellange termijn ook voor de
koppeling van lokale subbussystemen
en eenvoudige veldapparaten
worden gebruikt, omdat
de toepassing van Ethernetprotocollen
op dit niveau nog te
complex en te duur is.
De INTERBUS Club bevestigt
deze inschatting door het
INTERBUS-systeem continu
verder te ontwikkelen. Eind 2005
wordt met de SUPI 4 een nieuwe
slave-protocolchip ter beschikking
gesteld, die de technologische
beschikbaarheid van INTERBUS
waarborgt, de eigenschappen van
het systeem optimaliseert, interfacekosten
verlaagt en systeemreserves
creëert. Het door TÜV
Rheinland en BGIA gecertificeerde
veilige veldbussysteem
Command
level
Control
level
Complex
field devices
Simple
field devices
Ethernet
TCP/IP
Automatiseringsoplossingen kunnen in vier niveaus
worden opgedeeld, die elk hun eigen eisen stellen aan
de industriële communicatie
INTERBUS-Safety, waarvoor de
eerste componenten nu worden
aangeboden, wordt op dit moment
met succes in verschillende toepassingen
gebruikt. Ook de specificatie
van een INTERBUS/
Profinet-Proxy is gereed voor
beoordeling en werd eind maart
2005 gepubliceerd, zodat
geïnteresseerde fabrikanten een
overeenkomend apparaat kunnen
ontwikkelen.
INTERBUS-Safety INTERBUS-protocolchip SUPI 4
Het veilige veldbussysteem
INTERBUS-Safety overtuigt door:
Probleemloze integratie
Veilige en niet-veilige deelnemers kunnen op
één buskabel worden aangesloten
Eenvoudige bediening
De bekende procedure van het standaard
INTERBUS-systeem blijft behouden
Plaatsnauwkeurige diagnose
Detecteren van kortsluiting, storingen in de
voedingsspanning en EMC-invloeden op
de netwerkbekabeling
Korte reactie- en gedefinieerde uitschakeltijden
Fluctuatievrije cyclustijden van 2 tot 5 ms en
berekenbare uitschakeltijden
De nieuwe INTERBUS-protocolchip SUPI 4 kenmerkt
zich door de volgende eigenschappen:
Downward compatibility met SUPI 2 en SUPI 3
Geringere stroomopname door 3,3 V-technologie
en speciale interne uitschakelfuncties
Verbeterde driverondersteuning
Extra diagnosemogelijkheden ter ondersteuning
van de inbedrijfstelling
Verhoging van de communicatiesnelheid tot max.
16 Mbit/s, incl. automatische baudrateherkenning
Verbeterde glasvezelcommunicatie
Integratie van extra dataregisters en PCP-laag 2
Hoge veiligheid
Tot Cat. 4 vlgs. EN 954-1 en SIL 3 vlgs. IEC 61 508
Basics PROFINET | 15

Best of Automation
Phoenix Contact bv, Nederland
Fax (0316) 59 17 20
Phoenix Contact nv/sa, België
Fax 02-7 25 36 14
Stuur mij a.u.b. meer informatie over het volgende thema /
de volgende thema's:
Brochure „Basics Standard-INTERBUS-System“
Brochure „Basics INTERBUS-Safety“
Flyer „INTERBUS-Protocol Chip SUPI 4“
Applicatiebrochure „INTERBUS & Applications“
Thema
Automobielindustrie
Gebouwenautomatisering
Watermanagement
Machinebouw
INTERBUS Club-tijdschrift „AUTOMATION Forum“
Overige:
Bedrijf
Voorletters/achternaam
Afdeling
Adres/postbus
Postcode/plaats
Telefoon
Fax
E-mail
Plaats, datum
MNR 52000541-00 © INTERBUS Club - International Marketing Services
INTERBUS Club Deutschland e.V. · Postfach 1108 · D-32817 Blomberg · Telefon: 0 52 35/34 21 00 · Telefax: 0 52 35/34 12 34
E-mail: germany@interbusclub.com · Internet: www.interbusclub.com