PROFINET Systembeskrivning 2009 - Profibus

HMIPLC/DCSSäkerhetFelsäkerhet (PROFIsafe)SchwitcharTrådlöstSensorsProxyMotion Control& DrivesRobotarDistribueradeI/OProxyAndra FältbussarPROFIsafeDistribueradeI/OInledningTack vare de allt kortare innovationscyklernaför nya produkter genomgårautomationstekniken enständig omvandling. Införandet avfältbussteknik under de gångnaåren innebar härvid en väsentligförnyelse. Det har gjort det möjligtatt gå från centrala automationssystemtill decentraliserade system.PROFIBUS är, som marknadsledarei mer än 20 år, föregångarei detta arbete.I dagens automatiseringsteknik bestämmerdärutöver Ethernet ochinformationsteknologin (IT) medetablerad standard, som till exempelTCP/IP och XML, vad somsker. Genom en integration avinformationsteknologin i automatiseringenöppnar sig klart förbättradekommunikationsmöjlighetermellan automationssystemen,långtgående konfigurations- ochdiagnosmöjligheter och nätövergripandeservicefunktioner. Allt dettafinns med redan från början iPROFINET.PROFINET är den öppna innovativastandarden för industrielltEthernet. PROFINET fyller allabehov inom automationen. MedPROFINET finns det lösningarsåväl för verkstadsindustrin somför processindustrin, för felsäkraapplikationer och för hela skalanav drivteknologi ända upp tillklocksynkron motion control.Förutom realtidskapacitet och ITteknologi är skyddet av tidigareinvesteringar i fältbussteknik enviktig uppgift för PROFINET.PROFINET gör det möjligt attintegrera befintliga fältbussystem,som PROFIBUS utan ändring avde befintliga fältenheterna. Därmedskyddas investeringarna som gjortsav slutanvändare, maskin- ochanläggningsbyggare liksom produkttillverkare.Att använda öppen standard, få ettenkelt handhavande och kunnaintegrera befintliga fältbussegmenthar varit viktiga delar i utvecklingenav PROFINET. PROFINET är internationellstandard IEC 61158 ochIEC 61784.Den fortsatta kontinuerliga utvecklingenav PROFINET ger användarnaett långtidsperspektiv för implementeringi deras olika automationsanläggningar.För anläggnings och maskinbyggareger PROFINET en minimeringav kostnaderna för installation,konfigurering, programmering ochdrifttagning. För slutanvändarnaoch fabriksägarna möjliggörPROFINET hög tillgänglighetgenom själständiga anläggningsdelar,enkel utbyggnad samt gertransparent kommunikation medkontroll på alla delar i anläggningen.Den obligatoriska certifieringen förPROFINET produkter garanteraren hög kvalitetsstandard.

Innehåll1. PROFINET översikt........................................31.1 PROFINET IO:s viktigaste delar.......................... 31.2 Standardisering ................................................... 41.3 PROFINET’s olika applikationsområde ............... 41.4 Översikt av PROFINET ....................................... 41.5 Komponentmodellen (PROFINET CBA) ............. 51.6 Distribuerade I/O (PROFINET IO)....................... 51.7 PROFINET och realtid ........................................ 51.8 PROFINET och isokron mod............................... 51.9 Enhetsklasser för PROFINET IO......................... 51.10 Adressering i PROFINET IO ............................... 62. PROFINET IO grunder.................................72.1 Enhetsmodell ...................................................... 72.2 Application process identifier (API) ..................... 82.3 Kommunikation med PROFINET IO.................... 82.4 Principen med realtidskommunikation medPROFINET IO ..................................................... 92.5 Realtidsklasser med PROFINET IO ................... 92.6 Cyklisk datatrafik ............................................... 102.7 Acyklisk datatrafik ............................................. 102.8 Multicast Communication Relation (MCR)......... 102.9 Händelsestyrd data- trafik ................................. 103. Diagnostikkoncept för PROFINET IO ........113.1 Strukturöversikt för ett larmmeddelande ........... 113.2 Diagnostik i PROFINET..................................... 113.3 Övervakningsfunktioner i IO-Controller och IO-Device ............................................................... 114. Driftmoder för PROFINET IO .....................125. Systemstart ..................................................135.1 Applikations- och kommunikationsrelationer ..... 135.2 Grannedetektion................................................ 135.3 Topologidetektion.............................................. 145.4 Applikationsexempel för LLDP .......................... 145.5 Kommunikation under uppbyggnad avförbindelser och parametrering ......................... 155.6 Optimerad förbindelse uppbyggnad ("Fast StartUp") ................................................................... 166. IRT Kommunikation med PROFINET IO ...176.1 Definition av en IRT domän............................... 186.2 Klocksynkronisering för IRT kommunikation ..... 186.3 Flexibel RT_CLASS_2 kommunikation ............. 186.4 RT_CLASS_3.................................................... 196.5 Systemstart med IRT ........................................ 196.6 Tips för kommunikation ..................................... 206.7 Blandade synkrona och icke synkronaapplikationer...................................................... 207. PROFINET IO Controller .............................217.1 Parameterserver ............................................... 218. Enhetsbeskrivning (GSD fil).......................249. I&M Funktioner (Identification &Maintenance)................................................2410. Redundans ...................................................2510.1 Mediaredundans-protokoll (MRP) ..................... 2510.2 Mediaredundans för RT telegram (MRRT)........ 2610.3 Mediaredundans för RT_CLASS_3 telegram(MRPD) ............................................................. 2611. Konformitets- klasser (CC).........................2712. Applikationsprofiler för PROFINET IO.......2813. PROFINET för PA.........................................2914. Tool Calling Interface (TCI).........................3015. PROFINET CBA............................................3115.1 Teknologiska moduler i en anläggning.............. 3115.2 Teknologimodell och PROFINET-komponenter 3215.3 PROFINET konfigurering i komponentmodellen 3215.4 Nedladdning till fält enheterna........................... 3315.5 Realtidskommunikation i komponentmodellen.. 3315.6 Produktbeskrivning för komponentmodellen(PCD)................................................................ 3315.7 Mjukvarustacken för komponentmodellen......... 3415.8 PROFINET CBA och PROFINET IO................. 3416. Integration av Fältbussystem.....................3616.1 Integration via proxy.......................................... 3616.2 PROFIBUS och andra fältbussystem................ 3617. Webbintegration ..........................................3717.1 Säkerhet ........................................................... 3717.2 Segmentering.................................................... 3817.3 Nätverksadministrering ..................................... 3817.4 IP administrering ............................................... 3817.5 Diagnostikhantering .......................................... 3818. PROFINET och MES ....................................3918.1 Procedurer i MES.............................................. 3918.2 Underhållsstatus ............................................... 3918.3 Identifikation...................................................... 3919. Nätverksinstallation ....................................4019.1 PROFINET komponentförfarande..................... 4019.2 Nätverkstopologi ............................................... 4019.3 Miljöklassning.................................................... 4119.4 PROFINET kablage .......................................... 4119.5 Datakontakter.................................................... 4119.6 Datakablar......................................................... 4119.7 Kontakter .......................................................... 4219.8 Nätverkskomponenter....................................... 4219.9 PROFINET installation...................................... 4219.10 Industriellt trådlös kommunikation..................... 4220. PROFINET IO teknologi och certifiering ...4320.1 Teknologisupport .............................................. 4320.2 Certifieringstest ................................................. 4321. PI – organisationen .....................................4521.1 Uppgifter ........................................................... 4521.2 Medlemskap...................................................... 4521.3 Organisation för teknisk utveckling ................... 4521.4 Teknisk support................................................. 4521.5 Dokumentation.................................................. 4621.6 Webbsida.......................................................... 4622. Ordlista .........................................................47

1. PROFINETöversiktPROFINET är en automationsstandardfrån PI (PROFIBUS&PROFI-NET International). PROFINET är100 % Ethernet-kompatibel enligtIEEE standarder. Med PROFINET,åstadkoms automatiskt minst följandedata kommunikation:• 100 Mbps datakommunikationmed överföring via koppar ellerfiberoptik (100 Base TX och100 Base FX)• Full duplex överföring• Switchat Ethernet• Autonegotiation (upprättandeav överföringsparametrar)• Autocrossover (sändning ochmottagning är korsade I switchen)• Trådlös kommunikation(WLAN och Bluetooth)PROFINET använder UDP/IP somhögnivåprotokoll för behovsstyrtdatautbyte. UDP (User DatagramProtocol) består av förbindelselösbroadcast kommunikation i förbindelsemed IP. Parallellt medUDP/IP kommunikationen skercykliskt datautbyte baserat på ettskalbart realtidskoncept.Modulbyte utan ES verktygFel hos en PROFINET enhet upptäcksoch rapporteras automatiskt.Inga speciella kunskaper behövsför att byta ut enheten. En reservdeldirekt från lager kan installeras iautomationssystemet. Såväl adresseringsom nedladdning av parametrarsker automatiskt. Enhetersom har en felaktig konfigurationupptäcks automatiskt vid uppstart.Konfigurering och parametreringMed stöd av verktyget Tool CallingInterface (TCI), kan vilken tillverkaresom helst interagera sitt konfigureringsverktygmed alla ingenjörssystemsom är TCI-kapabla ochkommunicera med “sina” fältenheterfrån ingenjörsstationen (ES) föratt tilldela dem parametrar ochhämta diagnostik.Lagring av individuella parametrar(iPar server)Anläggningsspecifika parametrarlagras och laddas automatiskt.iPar-servern gör att tillverkarneutrallagring och nedladdning sker (t.ex.via TCI) av individuellt angivnaparametrar optimerade för denspecifika anläggningen på en parameterserver.Nedladdning skerockså vid byte av enheten.AnläggningstopologiBusstopologi och tillhörande informativdiagnostik är integrerad iPROFINET.AnläggningsdiagnostikPROFINET stöder bekväm anläggningsdiagnostikgenom en kombinationav grundläggande tjänstersom är tillgängliga som standardfunktioner i den överordnade styrningen.Isokron dataöverföringMed PROFINET, kan data överförasdeterministiskt och isokrontför tidskritiska processdata inom enperiod av några få hundra μs.PROFINET behöver denna deterministiskakommunikation till exempelför noggranna regleruppgifter.RedundanskonceptPROFINET har ett skalbart redundanskonceptsom garanterar mjukövergång från en kommunikationsvägtill en annan i händelse av fel.Redundanskonceptet definierat förPROFINET ökar anläggningens tillgänglighetväsentligt.1.1 PROFINET IO:s viktigastedelarProcessAutomationTågApplicationDe fyra nyckelfunktionerna förPROFINET är:MES• Kapacitet: automation i realtid• Felsäkerhet: felsäker kommunikationmed PROFIsafeFältbussIntegration II•HART•FF•CANOpenApplikationsProfiler•Encoder•Ident system•LVSGWEBIntegration• Diagnostik: hög anläggningstillgänglighettack vare snabbdrifttagning och effektiv felsökning• Investeringsskydd: successivintegration av fältbussystem.Dessutom ger PROFINET en serieav specialfunktioner.FältbussIntegration I•PROFIBUS•Interbus•DeviceNet•AS-iDistribueradAutomation(PROFINET CBA)DistribueradeI/O(PROFINET IO)Nätverksinstallation&NätverksManagementRealtidskommunikationTest +CertifieringFelsäkerhet(PROFIsafe)MotionControl(IRT andPROFIdrive)TrådlöstDataSäkerhetBild 1.1: PROFINET funktionaliteten är skalbar.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 3

Mycket enkelt byte av enheterDen integrerade funktionen medgrannedetektion gör att PROFINETenheter identifierar sina grannar.Tack vare detta kan fältenheter, ihändelse av problem, bytas ut utanextra hjälpverktyg eller förkunskaper.Denna information kan användasför att representera anläggningstopologinpå ett mycket lättförståeligtgrafiskt sätt.1.2 StandardiseringPROFINET IO har inkorporerats iaktuell version av IEC 61158. IEC61784 beskriver den undergruppav tjänster från IEC 61158 somgäller för PROFINET.PROFINET konceptet togs fram inära samarbetet med slutanvändare.Tillägg till standard Ethernetprotokollet,som det definieras i IEEE802, gjordes av PI endast i de falldär den existerande standardeninte klarade kraven på ett tillfredsställandesätt.1.3 PROFINET’s olikaapplikationsområdePROFINET uppfyller alla krav inomautomationsteknologin. De mångaåren av erfaren från PROFIBUSoch den breda omfattningen avEthernet har inkluderats i PROFI-NET.Användningen av IT standarder,enkel hantering och integreringenav existerande systemkomponenterhar varit vägledande för PROFI-NET från början. Bilden nedansummerar nuvarande funktionalitetför PROFINET.Den ständigt pågående utvecklingenav PROFINET ger användarnaett långsiktigt perspektiv förderas implementering av sina automationsuppgifter.För både anläggnings- och maskinbyggareminimerar användningenav PROFINET installationskostnaderna,ingenjörsarbetet ochdrifttagningen.Anläggningens operatörer harnytta av hög tillgänglighet och enkelutbyggnad tack vare autonomaanläggningsdelar.Den etablerade och väl beprövadecertifieringsprocessen garanteraren hög kvalitetsstandard hosPROFINET produkterna.Användningen av de användarprofilersom hittills definierats gör attPROFINET kan användas i praktiskttaget alla sektorer inom automationsteknik.PROFINET profilerför processindustrin och tågapplikationerutvecklas just nu.1.4 Översikt av PROFINETPROFINET konceptet är ett modulärtkoncept som tillåter användarenatt välja den funktionalitetsom behövs.Funktionaliteten skiljer sig huvudsakligeni form av datautbyte. Dennaåtskillnad är nödvändig för attuppfylla de mycket noggranna kravenför dataöverföringshastighetsom ställs från vissa applikationer.Bild 1.2 visar relationen mellanPROFINET CBA och PROFINETIO perspektiven. Båda kommunikationsvägarnakan användas parallellt.PROFINET CBA lämpar sig förkomponentbaserade maskin-tillmaskinkommunikation via TCP/IPoch för realtidkommunikation förrealtidskrav från modulärt uppbyggdtillverkning. Det ger en enkelmodulär uppbyggnad av anläggningaroch produktionslinjer baseradpå distribuerad intelligens ochanvänder sig av grafiskkonfigurering av kommunikationmellan intelligenta moduler.PROFINET CBAKomponentbaseradkommunikationFillFillPROFINET IOWEB ServicesIT ServicesTCP-IP, UDPRealtidIRTPROFINET IO beskriver en bild avi- och utgångar för ett distribueratI/O. PROFINET IO omfattar realtidskommunikation(RT) och isokronrealtidskommunikation (IRT)med distribuerat I/O. DistinktionenRT och IRT används endast för attbeskriva realtidsegenskaperna förkommunikationen.PROFINET CBA och PROFINETIO kan köras separat och i kombinationexempelvis så att enPROFINET IO visas i anläggningsöversiktensom en PROFINETCBA anläggning.Bild 1.2: PROFINET översikt.4 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

1.5 Komponentmodellen(PROFINET CBA)Denna variant definieras i PROFI-NET CBA (Component BasedAutomation). Dess styrka liggerfrämst i kommunikationen mellanstyrsystem (PLC). Den grundläggandeidén bakom CBA är atthela automationssystem oftast kangrupperas i autonomt arbetande,och därmed klart avgränsade,enheter. Strukturen och funktionalitetenkan repeteras i identiska, ellerlätt modifierade, former i olikaanläggningar. Dessa så kalladePROFINET komponenter styrs aven lätt identifierbar uppsättningingångssignaler. Inom komponentenutför ett styrprogram, skrivet avanvändaren, den önskade funktionenför komponenten ochskickar tillhörande utgångssignalertill ett annat styrsystem. Ingenjörsarbetetsom behövs för detta ärtillverkarneutralt. Kommunikationeni ett komponentbaserat systemkonfigureras i stället för programmeras.Kommunikation medPROFINET CBA (utan realtid) lämparsig för cykeltider mellan 50 till100 ms. Datacykler för styrning imillisekundsområdet kan ske i denparallella RT kanalen – på sammasätt som med PROFINET IO1.6 Distribuerade I/O(PROFINET IO)PROFINET IO används för attansluta distribuerade I/O för snabbtdatautbyte. Det skalbara realtidskonceptetär grunden för detta.PROFINET IO beskriver detövergripande datautbytet mellancontroller (styrsystem = enhetermed masterfunktionalitet enligtPROFINET) och devicesapplikationsprogrammed access tillprocessignalernavia processavbilden(slavar = enheter med slavfunktionalitet)liksom även parameteroch diagnostik-möjligheterna.En produktutvecklare kan implementeraPROFINET I/O med valfrikommersiellt tillgänglig Ethernetstyrkrets. Busscykeltiden för datautbytetligger i millisekundsområdet.Konfigureringen av ettPROFINET IO system har sammautseende och handhavande somför PROFIBUS. Realtidskonceptetär inkluderat i PROFINET IO utanundantag.1.7 PROFINET och realtidMed PROFINET IO överförs alltiddata och larm i realtid. Realtid förPROFINET (RT) är baserat pådefinitionerna i IEEE och IEC förI/O dataöverföring med hög prestanda.RT kommunikation utgörgrunden för datautbyte i PROFI-NET IO.Realtidsdata hanteras med högreprioritet jämfört med TCP(UDP)/IPdata. Denna metod av datautbytemedger att man uppnår busscykeltideri området några få hundramillisekunder.1.8 PROFINET ochisokron modIsokront datautbyte med PROFI-NET definieras i IRT (Isochronous-Real-Time) konceptet. Cykeltidernaför dataöverföring är normalt frånett par hundra mikrosekunder upptill 1 millisekund. Isokron realtidskommunikationskiljer sig från realtidskommunikationhuvudsakligen iden isokrona delen, nämligen attbusscyklerna startar med maximalprecision. Starten av busscykelnkan varierakonfigurering ochsystemdiagnostikPROFINETmed maximalt 1 μs. IRT behövsexempelvis för motion controlapplikationer (positionering).1.9 Enhetsklasser förPROFINET IOPROFINET följer Producent-/Konsumentmodellen för datautbyte.Producenten (normalt fältenhetenute i processen) tillhandahåller processdatatill en konsument (normalten PLC med ett styrprogram). Iprincip kan en PROFINET IO fältenhetinnehålla valfri samling avfunktioner Bild 1.3 visar enhetsklasserna(IO-Controller, IOSupervisor,IO-Device) och kommunikationstjänsterna.Följande enhetsklasser är definieradeför att strukturera PROFI-NET IO's fältenheter:IO-ControllerDetta är typiskt en PLC i vilkenautomationsprogrammet löper(motsvarar funktionaliteten hos enklass 1 master i PROFIBUS).IO-Supervisor(till exempel en ingenjörsstation):Detta kan vara en programmeringsenhet(PG), en PC eller enoperatörsenhet (HMI) för drifttagnings-eller diagnostikändamål.IO-DeviceEn IO-Device är en fältenhet fördistribuerade I/O som är anslutenvia PROFINET IO (motsvararfunktionsmässigt en slav i PROFI-BUS). En anläggningsdel innehållerminst en IOController och en ellerflera IO-Devices. En IO-Devicekan utbyta data med flera IO-Controllers. IOSupervisors är normaltbara tillfälligt anslutna för drifttagningeller felsökning.• konfiguration• processdata• larm• diagnostik• status/styrning• parametreringPROFINET IO-Devicefältenheterläs och skrivI/O dataBild 1.3: Klart strukturerade kommunikationsvägar I PROFINET IO.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 5

1.10 Adressering iPROFINET IOPROFINET IO fältenheter adresserasmed MAC adresser och IPadresser. Bild 1.4 visar ett nätverksom består av två delnät. Dessarepresenteras av olika nätverks-ID(subnetmask).Adresseringen av PROFINET IOfältenheter baseras på enheternassymboliska namn och till den är enunik MAC-adress knuten.När systemet är konfigurerat laddasall nödvändig information fördatautbyte ner till IO-Controllern avkonfigureringsverktyget. Detta inkluderarIP adresserna för de anslutnaIO enheterna. Med hjälp avdet symboliska namnet (och dentillhörande MAC-adressen) kan enIO-controller känna igen den konfigureradefältenheten och tilldeladen specificerade IP-adresser medprotokollet DCP (Discovery andConfiguration Protocol) som ärintegrerat i PROFINET IO. Alternativtkan adresseringen ske meden DHCP server.Efter adresseringen startas systemetupp och parametrarna överförstill fältenheterna. Därefter ärsystemet klart för produktiv datatrafik.IO-ControllerIO-SupervisorDHCP/DNSserverIP.based on nameIP adress via DCPName via DCPNanmviaDCPIP adressIO-DevicesRouterNätverkssegment 1, t.ex..network ID 1 (t.ex.: 192.168.18.0)Nätverkssegment 2, t.ex.network ID 2 (t.ex.: 192.168.19.0)Bild 1.4: Ett PROFINET IO nätverk kan bestå av flera delnät.6 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

2. PROFINET IOgrunderPROFINET IO fältenheter anslutsalltid via switchar som nätverkskomponenter.Detta skapar enstjärntopologi med separata multiportsswitchar eller en linjetopologimed integrerade switchar ifältenheterna (2 portar ockuperas).Inom ett nätverk adresseras ettPROFINET IO med sin enhetsMAC adress.MAC adress:08-06-00-12-13-4408-06-00-12-13-44när man planerar systemet ochman måste använda produkter/-switchar som stöder PROFINET'sredundanskoncept. Lämpliga switcharför PROFINET stöder “Autonegotiation“(utbyte av överföringsparametrarmed intilliggande enheter)och “Autocrossover“ (automatiskhantering av korsade resp. ickekorsade kablar). Resultatet blir attkommunikationen kan etablerassjälvständigt och att kabeln blirenhetlig. Endast kablar kopplade1:1 används.Industriellamultiport switcharEthernet styrkretsmed integreradeswitchportar-Auto negotiation-Auto crossover-Full duplex2.1 EnhetsmodellFör att underlätta förståelsen avadresseringen av processdata i enPROFINET IO fältenhet är det enfördel att gå igenom enhetsmodellenoch därmed adresseringen avI/O-data i ett automationssystem.För fältenheter skiljer man mellan:• Kompakta fältenheter (gradenav expansion är fast vid leveransenoch kan inte ändras föratt möta framtida ökade behov).• Modulära fältenheter (för olikaapplikationer kan graden avexpansion anpassas till denaktuella användningen vidkonfigureringen av systemet).Alla fältenheter beskrivs i termer avderas tillgängliga tekniska ochfunktionella resurser i en GSD-fil(General Station Description) somtagits fram av fältenhetens tillverkare.Den innehåller bland annaten representation av enhetsmodellensom återges av DAP(Device Access Point) och dendefinierade modellen för en speciellenhetsfamilj. En DAP är så attsäga bussinterfacet (accesspunktför kommunikationen) till Ethernetinterfacetoch styrprogrammetBild 2.1 PROFINET IO fältenheter ansluts alltid via switchar.PROFINET överför vissa telegram(t.ex. för synkronisering, grannedetektion)via MAC adressen förrespektive port och inte enhetensMAC adress. Av den anledningenbehöver varje switchport i en fältenheten egen MAC-adress. Enfältenhet med en inbyggd 2-portsswitchhar därför 3 MAC-adressernär den levereras. Dessa port-MAC-adresser är emellertid intesynliga för användaren. Eftersomfältenheterna alltid är anslutna viaswitchar ser PROFINET endastpunkt-till-punktförbindelser (normaltför Ethernet). dessa port-MACadresser är inte synliga föranvändaren. Eftersom fältenheternaär anslutna med switchar serPROFINET alltid bara punkt-tillpunktförbindelser(standard Ethernet).Det gör, att om förbindelsenmellan två fältenheter bryts, så ärenheten efter avbrottet intetillgänglig. Om ökad tillgänglighetönskas måste man sörja förredundanta kommunikationsvägarMAC adress och OUI (organizationally unique identifier)Varje PROFINET enhet adresseras med en MAC adress. Dennaadress är unik i världen. Företagskoden (bit 47 till 24) kan företagetfå från IEEE Standards Department utan kostnad. Denna del kallasOUI (organizationally unique identifier).PI erbjuder MAC adresser till de tillverkare som inte vill ansöka omen egen OUI, med andra ord, en definierad OUI och dentillverkarspecifika delen (bit 23 till 0). Denna tjänst gör att produkterkan få en MAC adress från PI Support Center. Tilldelningen sker iområden på vardera 4 K adresser.PI:s OUI börjar med 00-0E-CF med en struktur enligt tabellennedan. Upp till 16 777 214 produkter kan använda denna OUI.Bit nummer 47 … 24 Bit nummer 23 … 00 0 0 E C F X X X X X XFöretagsnummer OUILöpande nummerPROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 7

Den är definierad tillsammansmed dess egenskaper och tillgängligaresurser i GSD-filen.En uppsättning av I/O modulerkan tilldelas den för att hanteraden aktuella processdatatrafiken.Den utprovade modellen förPROFIBUS har till stora delaranvänts för PROFINET IO menanpassats till slutanvändarnasbehov. Resultatet är ett ökatstrukturdjup (slot och subslot) förPROFINET IO.Slot 0 ochSubslot 1 = DAPSubslot 1 till 0x7FFFKanal 1 till xSlot 1 ochSubslot 0 SlotSubslot 1Kanal 1 till XSubslot 2Kanal 1 till X...Subslot 0x7FFFSlot 2 ochSubslot 0 Slot...Subslot ... 0x7FFFSlot 0x 7FFF ochSubslot 0 Slot...Subslot ... 0x7FFFFöljandeadresseringsmöjligheter ärstandardiserade:En slot betecknar den fysiskaplatsen i en I/O-modul, i en fältenhetmed modulära I/O, där en modul,beskriven i GSD-filen, kan placeras.De konfigurerade modulerna,med en eller flera subslots(egentliga I/O-data) för datautbytet,adresseras på basis av de olikasloten.Inom en slot, bildar subslots detegentliga interfacet till processen(ingångar och utgångar). Upplösningenhos en subslot (bitvis, bytevis,eller ordvis uppdelning av I/Odata)bestäms av tillverkaren.Datainnehållet i en subslot haralltid en statusinformation bifogad,från vilken man kan läsa utdatakvaliteten.Ett index specificerar de data inomen slot/subslot som kan läsas ellerskrivas acykliskt med read/writetjänster. Till exempel parametrarkan skrivas till en modul ochtillverkarspecifika moduldata kanläsas baserat på ett index.Enhetsmodellen för konfigurationenav en modulär IO-enhet visasnedan (bussinterfacet och treingångs-/utgångsmoduler).Tillverkaren använder definitioner iGSD-filen för att beskriva antaletslot/subslot en IO-enhet kanhantera.Bild 2.2: I/O data adresseras i PROFINET baserat på slot och subslot.För acyklisk data trafik via läs-/skrivtjänster, kan en applikationspecificera exakt de data som skalladresseras genom att ange slotoch subslot. För händelsestyrtdatautbyte kan den tredje adressnivånläggas till, med andra ordindex. Indexet definierar funktionensom skall initieras via slot-/subslotkombinationen(till exempel läsaingångsdata i en subslot, läsa I&Mfunktioner, läsa är-/börkonfigurationmm.).2.2 Application processidentifier (API)För att undvika att det uppstårkonkurrerande access i betydelsenav användarprofiler (t.ex. PROFIdrive,vägning och docering mm.)är det lämpligt att definiera intebara slot och subslot utan också enytterligare adressnivå, API (ApplicationProcess Identifier/Instance).Denna grad av frihet gör att olikaapplikationer kan hanteras separatoch därmed undvika överlappandedataområden (slot och subslot).2.3 Kommunikation medPROFINET IOPROFINET IO tillhandahåller protokolldefinitionerför följande tjänster:• Adresslösning för fältenheter• Cyklisk överföring av I/O data(RT och IRT)• Acyklisk överföring av larmsom skall kvitteras• Acyklisk överföring av data(parametrar, detaljerad diagnostik,I&M data, informationsfunktionermm.) när så behövs.• Redundant mod för realtidstelegramKombinationen av dessa kommunikationstjänsteri det överordnadestyrsystemet gör det möjligt attimplementera lämplig systemdiagnostik,topologikartläggning ochmodulbyte bland annat.Många kommunikationstjänster iPROFINET sker i realtid. Därförkommer vi att mera i detalj förklararealtidskommunikation medPROFINET.Cykliska I/O data adresserasgenom att ange slot-/subslotkombinationen.Dessa kan fritt bestämmasav tillverkaren.8 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

2.4 Principen med realtidskommunikationmedPROFINET IOStandard Ethernet-kommunikationvia TCP(UDP)/IP är tillräcklig fördatakommunikation i många fall. Iindustriell automation finns detemellertid krav på samtidighet ochandra tidskrav som inte kan uppfyllasnär man använder UDP/IPkanalen.Ett skalbart realtidskoncept ärlösningen på detta. Med RT kandetta koncept realiseras medstandard nätverkskomponenter,som switchar och standardEthernetdrivkretsar. RT-kommunikationsker utan TCP/IP information.Överföringen av RT data baseraspå cyklisk dataöverföring med hjälpav en modell med producent-/konsument. Kommunikationsmekanismenpå nivå 2 (enligt ISO-/OSI-modellen) är tillräcklig fördenna överföring. För optimalbehandling av RT-telegram i en IOenhet,har VLAN-taggen enligtIEEE 802.1Q (prioritering avdatatelegram) kompletterats meden speciell Ethertyp som möjliggörsnabb kanalisering av dessaPROFINET telegram i den överliggandemjukvaran i fältenheten.Ethertyper tilldelas av IEEE och ärdärför ett entydigt kriterium för attskilja mellan Ethernetprotokoll.Ethertype 0x8892 är specificerat avIEEE och används för snabbtdatautbyte med PROFINET IO.2.5 Realtidsklasser medPROFINET IOFör att förbättra skalning av kommunikationsalternativen,och därigenomäven determinismen förPROFINET IO, har realtidsklasserdefinierats för datautbytet. Frånanvändarsynpunkt omfattar dessaklasser osynkroniserad och synkroniseradkommunikation. Detaljernahanteras av fältenheterna själva.Realtids telegram prioriterasautomatiskt i PROFINET jämförtmed UDP/IP telegram. Detta ärnödvändigt för att prioritera överföringenav data i switchar så attRT-telegram inte blir fördröjda avUDP/IP telegram. PROFINET IOskiljer på följande klasser för RTkommunikation.De skiljer sig intevad gäller kapacitet utan bara idess determinism.RT_CLASS_1: Osynkroniserad RTkommunikation inom ett subnät.Ingen speciell adressinformationbehövs för denna kommunikation.Destinationsnoden identifieras endastmed hjälp av ‚Dest. Addr.‘.Osynkroniserad RT kommunikationinom ett subnät är den vanligastedataöverföringen i PROFINET IO.Om RT datatrafiken begränsats tillett subnät (gemensam nätverks-ID)är denna variant enklast. Dennakommunikationsväg är standardiseradparallellt med UDP/IPkommunikation och är implementeradi varje PROFINET IOfältenhet.Man har avsiktligt tagit bortmanagementinformationen förUDP/IP och RPC. RT-telegrammensom tas emot är redan identifieradevid mottagandet med hjälp av dessEthertype (0x8892) och vidarebefordrastill RT-kanalen föromedelbar hantering.Industriella standardswitchar kananvändas i denna RT-klass.RT_CLASS_2: telegram kan överförasvia synkroniserad eller osynkroniseradkommunikation. Osynkroniseradkommunikation kan idetta fall betraktas på samma sättsom RT_CLASS_1 kommunikation.Vid synkroniserad kommunikationär starten av busscykeln bestämdför alla noder. Detta bestämmerexakt den tillåtna tidsrymden förfältenhetskommunikation. För allafältenheter som deltar iRT_CLASS_2 kommunikation ärdetta alltid starten av busscykeln.Switchar som stöder denna synkroniseringkan användas för dennakommunikationsklass inom PROFI-NET. Denna typ av dataöverföringhar utformats för hög kapacitet ochställer speciella hårdvarukrav(Ethernet drivkretsar/switchar somstöder isokron överföring).RT_CLASS_3: Synkroniseradkommunikation inom ett subnät.Vid synkron kommunikation medRT_CLASS_3 överförs processdatamed maximal precision i exaktordning som angetts vid systemkonfigureringen(maximal avvikelsefrån start av busscykeln är 1 μs).Det sker med hjälp av topologioptimeraddataöverföring ochkallas IRT-funktionalitet (IsochronousReal-Time). I RT_CLASS_3kommunikation, är där ingaväntetider. För att utnyttja datatrafikenmed maximal prestandabehövs speciell hårdvara (Ethernetdrivkretsar som stöder isokrondrift).RT_CLASS_UDP: Den osynkroniseradekommunikationen mellanolika subnät kräver adresseringsinformationom destinationsnätverket(IP adress). Denna variantkallas också RT_CLASS_UDP.Standardswitchar kan användas idenna RT klass.Bild 2.3: I icke-synkroniserad realtidskommunikation är starten avbusscykeln inte synkroniserad.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 9

För RT telegram där en datacykelom 5 ms vid 100 Mbaud i fullduplex med VLAN tag är tillräckligtkan denna RT-kommunikation åstadkommasmed normalt tillgängligastandard nätverkskomponenter.2.6 Cyklisk datatrafikCykliska I/O data överförs okvitteradesom realtidsdata mellan producentoch konsument i en parametrerbarupplösning. De är organiseradei enskilda I/O-element(subslot). Förbindelsen övervakasmed en watchdog (tidsövervakningsmekanism).Under dataöverföringenföljs datan från en subsloti telegrammet av producentstatus.Dennastatusinformationutvärderas av respektivekonsument av I/O-data. De kananvända denna information till attutvärdera giltigheten av datanredan från den cykliska datautbytet.Dessutom överförs konsumentstatusi motsatt riktning. Därförbehövs inte längre diagnostik fördetta ändamål.För varje telegram följs "Data Unit"(trailer) av bifogad information omglobal giltighet för datan, redundansoch utvärdering av diagnostikstatus(datastatus, överföringsstatus).Cykelinformation (cykelräknare)från producenten specificerasockså så att dess uppdateringstaktlätt kan beräknas. Fel i cykliskadata som mottas övervakas irespektive konsument i kommunikationsrelationen.Om konfigureradedata inte kommer inomövervakningstiden sänder konsumentenett felmeddelande tillapplikationen.2.7 Acyklisk datatrafikAcykliskt datautbyte kan användasför att parametrera och konfigureraIO-Devices eller läsa statusinformation.Detta görs med läs-/skrivtelegramvia standard IT-tjänstermed UDP/IP.Förutom de dataregister, som är tillför fältenhetstillverkarna, är följandedata också speciellt definierade:• Diagnostikinformation kanläsas ut av användaren frånvarje enhet när som helst.• Data i felloggen (larm- ochfelmeddelanden), som kan användasför att ta framdetaljerad tidsinformation omhändelser i en IO-Device.• Identifikationsinformationsom specificerats i Profibusorganisationensguide "I&MFunctions“.• Informationsfunktioner förreella och logiska modulstrukturer.• Återrapportering av I/O data.Ett index används för att skilja utvilken tjänst som skall utföras medläs-/skrivtjänsterna.2.8 Multicast CommunicationRelation (MCR)För datautbyte med multiplaparametrar har Multicast CommunicationRelation (MCR) definierats.Detta medger direkt datatrafik frånen producent till många noder (upptill alla noder). MCRs inom ettsegment sker som RT telegram.Över segmentgränser sker datautbytemed MCR enligt RT klassen"RT_CLASS_UDP". Data som utbytsmed MCR följer IO-Devicemodellen och tilldelas subslot. EnM-producent-subslot i en IO-Devicekan publicera ingångsdata både tillden tilldelade IO-Controllern via eningångs-CR och via en multicastkommunikationsrelation (M-CR).Olika överföringsmetoder kan användasför de båda CR.2.9 Händelsestyrd datatrafikI PROFINET IO, är överföringen avhändelser utförd som en del avlarmkonceptet. Detta omfattar bådesystemorienterade händelser (somta ur och sätta dit moduler) ochanvändardefinierade händelsersom uppmärksammas i styrsystemet(t.ex. felaktig spänningsmatning)eller uppstår i processen somstyrs (t.ex. för hög temperatur). Nären händelse sker, måste tillräckligtkommunikationsminne finnas för attundvika dataförlust och tillåta larmmeddelandetatt snabbt skickasfrån IO-enheten. Applikationen idatakällan är ansvarig för detta.Larm inkluderas i de acykliskadatan.10 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

3. Diagnostikkonceptför PROFINET IOPROFINET IO överför högprioriteradehändelser huvudsakligen somlarm. Detta omfattar såväl systemdefinieradehändelser (som att taur eller sätta dit moduler) ochanvändardefinierade händelser(som felaktig matningsspänning)upptäckta i styrsystemet eller somuppkommer i processen (som förhögt tryck i reaktortank).Diagnostik och statusmeddelandenrepresenterar ett annat sätt attvidarebefordra information om oriktigheteri ett system. Dessa överförsinte aktivt till det överordnadestyrsystemet.LarmDiagnostiklarmProcesslarmRTA-huvud definierar ordningen hos larmenbaserat på ett sekvensnummer (ACK, NAK.)Larmavisering:•anger slot/subslotkombinationen•typ av larm•typ av användarstrukturDiagnostikstatusKan läsas viaacyklisklästjänstDiagnostikbuffertFör att tydligt skilja på dem delarPROFINET upp dem i process- ochdiagnostiklarm.Processlarm måste användas ommeddelandet kommer från den anslutnaprocessen, till exempel ettgränsvärde för en temperatur somöverskridits. I detta fall kan IOenhetenfortfarande fungera. Datanlagras inte lokalt i submodulen.Diagnostiklarm måste användasom felet eller händelsen uppstårinom en IO-enhet (eller i sambandmed anslutna komponenter, somtrådavbrott). Diagnostik- och processlarmkan prioriteras olika avanvändaren. Till skillnad frånprocesslarm, noteras diagnostiklarmsom kommande eller gående.3.1 Strukturöversikt för ettlarmmeddelandeFör att underlätta förståelsen avlarmprocessen i PROFINET, börjarvi med att presentera strukturen förlarmkonceptet. Den övergripandebilden ovan visar strukturen för ettlarmmeddelande eller diagnostikmeddelandesom aviserar enhändelse. Varje allvarligt felaviseras alltid som ett larm. Varjelarm triggar ett införande idiagnostikbufferten.Användarstruktur:•kanaldiagnostik•utökad användarstrukturBild 3.1: Strukturering av larm/diagnostikmeddelanden ger stora valmöjligheter3.2 Diagnostik i PROFINETNätverksdiagnostiken är en del avdiagnostikhanteringen och bidrarväsentligt till tillförlitligheten förnätverksdriften. I underhållssyfteoch för övervakning av nätverkskomponenternahar SNMP (SimpleNetwork Management Protocol)etablerats som internationell standard.SNMP tillåter både läs- ochskrivaccess (för administrering) tillnätverkskomponenterna för att läsaut statistiska data för nätverket,portspecifika data och informationför grannedetektion. Integrering avövervakningsfunktioner direkt i nätverkskomponentersom switcharrepresenterar ett annat sätt fördiagnostik av nätverk. Switcharenligt IEEE-standard är normaltutformade att bara vidarebefordradiagnostikinformation från fältenheternatill en IO-Controller. Extraövervakningsfunktioner är normaltinte integrerade. Switches utformadesom IO-enheter har en högregrad av integrerad intelligens.3.3 Övervakningsfunktioner iIO-Controller och IO-DeviceVid systemstart överför IO-Controllernanslutningstelegrammetsom innehåller ‚CMInactivityTimeout-Factor‘,vilket används för attövervaka systemuppstarten. Dennaövervakningstid slutar vid denförsta giltiga dataöverföringenmellan IO-Controller och IO-Deviceoch ersätts därefter av watchdogfunktionen.I PROFINET IO kommunikationövervakas datatrafiken mellan producentoch konsument av watchdogfunktionen,som är standardmässigtintegrerad. Cykliska datainklusive statusinformation överförsmellan IO-Controllern och IO-Device. En konsument upptäckerfel i kommunikationsförbindelsennär tiden för watchdogfunktionenlöpt ut. Applikationen i konsumentenblir därmed informerad. Reaktionenpå detta måste definierasanvändarmässigt.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 11

4. Driftmoder förPROFINET IOSystemkonfigurering och GSDFör att utföra systemkonfigureringbehövs GSD filerna (General StationDescription) för de fältenhetersom skall konfigureras. Fältenheternastillverkare ansvarar för att tillhandahålladessa. Under systemkonfigureringensammanställerman de moduler/submoduler somdefinierats i GSD-filen och knyterdem till det verkliga systemet ochtilldelar dem till slot/subslot. Denkonfigurerande ingenjören konfigurerarså att säga det verkliga systemetsymboliskt med utvecklingsverktyget.Fältenhetsidentifikation genomnamntilldelningEtt logiskt namn tilldelas till varjefältenhet. Det skall referera till denfunktion eller installationsplats somenheten har i anläggningen och iförlängningen leda till att enhetenfår sin IP-adress under adresseringsförloppet.Namnet kan alltidges med hjälp av DCP protokollet(Discovery and ConfigurationProtocol) standardmässigt integrerati alla PROFINET IO fältenheter.PROFINET erbjuder ävenadressering via DHCP (DynamicHost Configuration Protocol)eftersom det är väl spritt över helavärlden och enkelt för MSWindowsbaserade fältenheter.Även andra tillverkares adres-seringsmekanismer kan användas.De adresseringsmetoder somstöds av en PROFINET IO fältenhetär definierade i GSD-filen förrespektive enhet.Varje tillverkare av IO-Controllertillhandahåller också ett ingenjörsverktygför konfigurering av en anläggning.Bild 4.1 visar sambandet mellanGSD definitioner, konfigurering ochden verkliga anläggningenNedladdning av anläggningsinformationNär konfigureringen är klar laddasanläggningsdata ned till IOController,som också innehåller den anläggningsspecifikaapplikationen.Resultatet blir att en IO-Controllerhar all information som behövs föratt adressera IO-enheterna och fördatautbytet.AdresstilldelningInnan IO-Controllern kan börjadatautbyte med IO-enheterna måsteden ge IO-enheterna en IP-adressmed hjälp av dess enhetsnamn.Detta måste ske innan systemuppstart.Med systemuppstartavses start/restart av ett automationssystemefter spänningstillslageller efter reset. IP-adresser inomett subnät tilldelas med DCP-protokolletsom finns integrerat i allaPROFINET IO-enheter.SystemuppstartEn IO-Controller initierar alltid ensystemuppstart efter start/restartbaserat på konfigureringsdata utananvändarinblandning. Under systemuppstartenetablerar IO-Controllernen unik kommunikationsrelation(CR) och applikationsrelation(AR) med varje IO-enhet.DatautbyteNär systemuppstarten avslutatsutan fel utbyter IO-Controllern ochIO-enheterna processdata, larmoch acykliska data.KonfigureringsverktygAnläggningsvyProdukttillverkaren tarfram en GSD-fil ochdefinierar I/O-modulernaSlot 0Slot 1 Slot 2 Slot 3 ...BussinterfaceSubslot 0Subslot 1,0x00, 0x34Index 1...Subslot xSubslot 0 Subslot 0Knytning av GSD filen tillden aktuella enhetenDevice family 1….Definition Module 1Definition1Submodule inputsVirtualSubmoduleItemRecordData 0x00,0x34,…ParameterConst Dtata 0x00,0x34,…Byte Offset 1Definition Module 1Bild 4.1: Definitioner i GSD-filen tilldelas IO-enheterna vid konfigureringen av anläggningen.12 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

5. SystemstartEfter spänningstillslag utför enfältenhet följande steg:Standardkanal• konfigureringsdataRealtidskanal• cykliska dataRealtidskanal• larm• Initiering av det fysiska interfaceti en IO-enhet för att möjliggöradatatrafiken• Utbyter överföringsparametrar• Bestämmer graden av expansioni fältenheten och kommunicerarinformationen till sambandshanteraren(contextmanagement)IO-ControllerRecord data CRIO data CR incl. MCR*)*) MCR = Multicast Communication RelationARAlarm CRIO-DeviceBild 5.1: Datakommunikation i PROFINET IO är inkapslade i Applikations- ochKommunikations-Relationer.• Startar utbytet av granninformation• Adresstilldelning på IO-Controllersidan• Etablering av kommunikationenmellan IO-Controller ochIODevice• Parametrering av submodulernai enheten (skriv register)• Remanent spara portinformationeni den fysiska enheten(PDev)• Avsluta och kontrollera parametreringenoch starta datautbytet5.1 Applikations- och kommunikationsrelationerSätta upp en applikationsrelationIO-Controllern initierar uppbyggnadenav en applikationsrelationunder systemuppstart. Som ettresultat av detta så laddas all dataför enhetens moduler, inklusive deövergripande kommunikationsparametrarna,ned till IO-enheten.Samtidigt sätts kommunikationskanalernaför cykliskt/acyklisktdatautbyte (IO data CR, recorddata CR), larm (alarm CR), ochmulticast kommunikationrelationer(MCR) upp.Sätta upp en kommunikationsrelation(CR)"Communication Relations" (CR)för datautbyte måste sättas uppinom en AR. Dessa specificerarden egentliga kommunikationskanalenmellan en konsument ochen producent.Bild 5.2 visar ett exempel på en IOenhetskonfiguration och möjligaAR med multipla styrsystem.5.2 GrannedetektionGrannedetektion med LLDP enligtIEEE 802.1 AB och PNO-specifikatillägg är en del av det övergripandekonceptet "Modulbyteutan ingenjörsverktyg“. Detta kräverförmågan att bestämma dataför en grannenhet på port-till-portnivåmed hjälp av LLDP tjänsteroch tillhandahålla dessa till denöverordnade styrningen. Tillsammansgör dessa förutsättningaruppbyggnad av anläggningstopologinoch bekväm diagnostik samtidigtsom enheter kan bytas utanextra verktyg.För att starta kommunikation mellanöverordnat styrsystem och enIO-enhet måste kommunikationsvägarnaetableras. Dessa sätts uppav IO-Controllern under systemuppstartenbaserat på konfigurationsdatani ingenjörsverktyget.Detta specifiserar otvetydigt datautbytet.Varje datautbyte har en inbyggdApplikationsrelation (AR). Dennaetablerar en klart specificeradapplikation (förbindelse), till exempelAR mellan överordnat styrsystem(IO-Controller eller IO-Supervisor)och IO-enheten. Inom ARanger olika CR de specifika datasom skall utbytas. En IO-enhet kanha multipla AR etablerade frånolika IO-Controller.IO-SupervisorIO-ControllerARARBussinterfaceSubslot1Subslot3Subslot2Subslot4Subslot1Slot 0Slot 1Slot 2ARSubslot4Subslot6Slot 3ARIO-DeviceBild 5.2: I PROFINET IO kan multipla styrningar accessa en enstaka fältenhet.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 13

och identiteten för respektive portgranne.Den överordnade styrningenkan utifrån detta sedan reproduceraanläggningstopologin.Dessutom, om en fältenhet gårsönder, är det möjligt att kontrolleraatt ersättningsenheten har anslutitspå rätt plats. Operatörerna villockså kunna byta enheter utanextra ingenjörsverktyg. Detta uppnåsbekvämt med PROFINET fältenheter.5.4 Applikationsexempel förLLDPBild 5.3: PROFINET fältenheter känner sina grannarLink Layer Discovery Protocol(LLDP protocol) har använts för attskapa principen för grannedetektioni PROFINET IO.PROFINET fältenheter utbyteraktuell adressinformation medanslutna grannenheter via varjeswitchport. Grannenheterna blirdärmed otvetydigt identifierade ochdess fysiska placering bestäms. (Iexemplet i bild 5.3: angränsandeenhet är ansluten till port003 iswitch 1 via port001).LLDP protokollet är implementerat imjukvara och behöver därför ingenspeciell hårdvarusupport. LLDP äroberoende av nätverksstrukturen(linje, stjärna osv.).5.3 TopologidetektionAutomationssystem kan konfigurerasi linje-, stjärn- eller trädstruktur.Därför är det viktigt att veta vilkenfältenhet som är ansluten vilkenswitchportSom nämnts i tidigare avsnitt, kanen anläggningsoperatör användastandardfunktioner i PROFINET föratt åstadkomma en anläggningstopologioch portbaserad diagnostiki ett grafiskt format. Detta geroperatören en snabb överblick avanläggningsstatusen. I bild 5.5finns ett exempel i STEP 7 på enanläggningstopologi..Vem är mingranne?2Granninfo3Adress41. Första enheten initialiseras2. Grannens portinformation begärs3. Grannens portinformation bekräftas4. Grannen adresseras med namn5. ...1Utbyte av LLDP informationBild 5.4: PROFINET stöder bekvämt enhetsbyte och visning av anläggningstopologi.14 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

Bild 5.5: Representation av anläggningstopologin ger en snabb överblick av strukturen och status för anläggningen.5.5 Kommunikation underuppbyggnad av förbindelseroch parametreringSystemuppstart i ett automationssystemmed PROFINET IO initierasav IO-Controllern. Telegrammennedan utbyts alltid via UDP/IPkanalen enligt följande schema:• Förbindelsetelegram:Etableringen av en AR ochkonfigurerade CR.• Skrivtelegram: Parametreringav alla konfigurerade submoduler• DControl telegram:Detektering av slutet påparametreringen i IO-Controllern(kallas också "EndOfParameterization").• CControl telegram:Detektering av slutet påparametreringen i IO-enheten(kallas också "ApplicationReady").Bild 5.6 visar uppstartssekvensenför en IO-enhet.Under systemuppstarten etablerasföljande: cykliska I/O data, larm,utbyte av acykliska läs-/skrivtjänster,konfigurerade moduler/submoduleroch alla behövliga korsvisaförbindelser mellan IO-enheter.IO-Controllern eller IO-Supervisornanvänder "Connect frame" för attstarta förbindelseuppbyggnadenoch överföra alla data som behövsför att etablera en AR och nödvändigaCR. De innefattar relevantaparametreringsdata, order, processdatatrafikenoch monitortid föruppstarten. Överföringsfrekvensenför de cykliska datan bestäms underanläggningskonfigureringen.IO-Controllern använder de följandeskrivtelegrammen till att parametrerade konfigurerade submodulernasom utgör datainterface tillprocessen. När alla parametrar ärnedladdade till IO-enheten markerarIO-Controllern detta med"slut på parametreringen" "DControl.req" ("EndOfParameterization").Användarmjukvaran skapardå den slutgiltiga datastrukturenoch uppdaterar status på submodulerna.När alla datastrukturer är skapade iIO-enheten och de nödvändigakontrollerna gjorda, sänder den en"CControl. req" till IO-Controllernför att signalera att den är redo förproduktiv datatrafik ("ApplicationReady"). Från IO-enhetens sida ärnu kommunikationen etablerad.När IO-Controllern noterar "ApplicationReady", är kommunikationenetablerad från IO-Controllernockså. Om IO-enheten har upptäcktfel under parametreringen,signalerar den dessa fel till IO-Controllern. Första lyckade utbytetav I/O-data markerar slutet påuppstarten.Efter en lyckad systemuppstart kanföljande utbytas:• Cykliska processdata• Larm• Acyklisk datatrafikPROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 15

IO-ControllerConnect.resConnect.reqStart av providernscykliska tillståndsmaskinStart av tillståndsmaskinernaför-provider/consumer-larmInputs with bad statusWrite.reqWrite.resStart av consumernscykliska tillståndsmaskinStart av övervakningenav provider ochconsumerEnd of Par.resEnd of Par.reqStart av tillståndsmaskinenför larmAppl. Ready.reqSlut uppstartInputsAppl. Ready.resOutputsIO-DeviceBild 5.6: Under systemuppstart kontrolleras alla konfigurerade data och överförs till submodulerna.5.6 Optimerad förbindelseuppbyggnad("Fast Start Up")I PROFINET IO använder systemuppstartenmånga funktioner somgör att alla fältenheter involverade ikommunikationen kan få en säkeruppstart. Denna process kan taflera sekunder innan en fältenhet ärklar för drift. Vid, till exempel,verktygsbyte hos en industrirobotär dessa uppstartstider inte acceptablaeftersom den väntan somuppstår direkt påverkar processen(conveyerns cykeltid). Därförkräver operatören att systemuppstartenkan ske under 1 sekund.PROFINET har därför möjlighet attoptimeras för snabb driftstart.Optimering för snabb uppstart‚Fast Start Up‘ (FSU) är enoptimerad kommunikationsväg föratt uppnå datautbyte på väsentligtkortare tid för andra till n:te uppstarten( till exempel efter nyparametrering). Det bygger på attmånga parametrar redan är lagradei fältenheterna. Denna alternativaväg kan användas parallelltmed den vanliga uppstarten (somfortfarande används efter strömavbrott,vid den första uppstartenoch efter reset). Det betyder attparametrarna måste lagras remanent.16 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

6. IRT Kommunikationmed PROFINET IOPROFINET IO har skalbara realtidsklasserför cyklisk överföring avprocessdata. Förutom behovet avrealtidskapacitet finns det ocksåprocesser som kräver isokron I/Odataöverföringmed maximal exakthet.Isokron betyder att starten aven busscykel klockas exakt, d.v.s.med en bestämd tillåten maximalavvikelse och konstant synkronisering.Endast på detta sätt kan tidsintervallenför överförda I/O-datasäkras med högsta precision.Därför introducerades synkronPROFINET kommunikation, ävenkallad IRT (Isochronous Real- TimeCommunication) eller isokron kommunikation.IRT uppnår busscykeltider väsentligtunder 1 millisekund och med enmaximal avvikelse från bussklockanpå under 1 μs. För isokrontdatautbyte erbjuder PROFINET ettskalbart koncept som i ena falletger en mycket flexibel kommunikationsmetod.I ett tekniskt perspektivär detta en synkroniserad RT_CLASS_2 kommunikation.I andra fallet erbjuder PROFINETen kommunikation gjord förmaximal prestanda, vilket kräverprecis planering av kommunikationsvägarnai förväg. Den tillgängligabandbredden utnyttjas optimalti detta fall för att väntetider aldrigfår uppstå under dataöverföringen.Tekniskt sett är detta en form avsynkroniserad RT_CLASS_3 kommunikation.Determinismen är dock den sammaför båda varianterna De skiljersig bara vad gäller vidarebefordringenav data. Dataöverföringenutformad för maximal prestandakräver hårdvarustöd från de switcharsom används. Dessutom ärkommunikationen uppdelad i ett reserveratintervall och ett öppetintervall.Endast de tidskritiska I/O-datansänds i det reserverade intervallet,medan alla andra data sänds i denöppna fasen. Inga extra lågnivåprotokollkrävs för detta. En utsedd"Klockmaster", normalt integrerad iIO-Controllern, utför nodsynkroniseringen.Krav för IRT styrningAlla fältenheter som deltar i IRTkommunikationensynkroniserasfrån samma klockmaster. IRT kommunikationgrundas på följandeförutsättningar:A.) På grund av realtidkraven, skerkommunikationen uteslutande inomett subnät eftersom det inte finnsnågra adresseringsmöjligheter viaTCP/IP. Den gällande adresseringsmetodenhar begränsats(även för osynkroniserad kommunikation)så att det räcker med MACadressering.IRTkanalöppenkanalIRTkanalB.) Busscykeln är uppdelad i enreserverad IRT fas och en öppenfas. Dessa definieras enligtföljande:• I det reserverade intervallet(IRT fasen), kan bara IRT-jobbutföras.• I det öppna intervallet utförsjobb enligt reglerna i IEEE 802(grundat på prioriteringar).C.) De stränga kraven pånoggrannhet betyder att allafältenheter inom en IRT domänmåste stödja isokron drift även omapplikationen inte arbetar synkront.Tidssynkroniseringen är exakt meden noggrannhet på under 1mikrosekund. Den tillhörande övervakningsfunktionenmåste stödjaspå grund av de tvingande noggrannhetskravenpå hårdvaran.Uppdelningen mellan de bådafaserna kan variera. Övergångenfrån det gröna intervallet till detreserverade intervallet föregås avett gult intervall inom vilket en IRTkapabelswitch endast accepterarjobb som komplett kan överförasinnan starten av nästa reserveradeintervall.öppenkanalCykel 1 Cykel 2 Cykel nSynkroniseringT.ex. 1 ms positioneringscykelDeterministisk kommunikationIRT dataÖppen kommunikationt.ex. TCP/IP dataBild 6.1: Busscykeln är uppdelad i en IRT kommunikationsdel och enöppen kommunikationsdel.grön/rödgränsreserverat intervall...cykeltid t.ex. 1 msOm vidarebefordran av dessa jobbinte säkert kan slutföras, innannästa start av det reserveradeintervallet, lagras de tillfälligt ochsänds i nästa gröna intervall. Denmaximala telegramlängden i Ethernet/PROFINETbehöver ett gröntintervall på minst 125 μs (4 * 31.25μs).grönt intervallgultintervallgrönt telegram skallavslutas härreserverat intervallgrön/rödgränsBild 6.2: IRT kommunikation delar upp busscykeln i en reserverad fas och enöppen fasPROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 17

Följande intervall definieras medsina egenskaper i PROFINET:Rött intervallEndast RT_CLASS_3-telegram fårvidarebefordras i switcharna underdetta intervall. Reglerna i IEEE802.1D för vidarebefordran gällerinte här. I stället används reglerna iIEC 61158. Starttiden för det rödaintervallet är hela tiden synkroniserad.Den kronologiska ordningenför alla RT_CLASS_3 telegrambestäms vid konfigureringen. OmUDP/IP telegram anländer ellergenereras (för att applikationen inteär IRT-kapabel) under det rödaintervallet, så sparas de tillfälligt ien IRT-switch och sänds efter detreserverade intervallet avslutats.Telegram ID som används för attidentifiera olika telegram anges vidkonfigurationen i ingenjörsverktyget.Mottagandet av cykliska dataklockas exakt så att den synkronaapplikationen kan startas direktutan fördröjningar.Orange intervallEndast RT_CLASS_2 telegram fårvidarebefordras genom switchar idetta intervall. Reglerna i IEEE802.1D används. Det orange intervalletstartas (om det finns) direktvid starten av en "Send clock" ellerefter det röda intervallet.RT_CLASS_2 telegram kräveringen planering i förväg. Resultatetär att den tillgängliga bandbreddeninte utnyttjas optimalt. Mottagandetav de cykliska datan klockas inteexakt. Därför måste en säkerhetsmarginalinkluderas.6.1 Definition av en IRTdomänFokus för IRT är timing för kommunikationen,vilket kräver enexakt synkronisering av busscykeln.Eftersom IRT kommunikationställer maximala krav på isokrondrift är det absolut nödvändigt attalla IRT-enheter är synkroniserademed ett gemensamt klocksystem.Denna synkronisering sköts av enklockmaster.6.2 Klocksynkroniseringför IRT kommunikationI ett nätverk med applikationer medhög precision måste alla noder,med en konfigurerad IRT-port, varasynkroniserade med yttersta precision.För att synkronisera nodernatill en gemensam klocka måstekabelfördröjningen mellan närliggandenoder och den aktuellasynkroniseringen bestämmas.6.3 Flexibel RT_CLASS_2kommunikationFör kommunikation under orangeintervall i switchanslutnaEthernetnät räcker det medkonfiguration av ändnoder.Under uppstartsfasen listas allanätverkskomponenter (switchar),mellan de angivna adresserna,som kan användas för att skickavidare mottagna telegram till rättdestination. Kommunikationen lärsin med hjälp av MAC-adressernaför källa och destination. Reglerna iIEEE 802.1D tillämpas.I orange intervall måste alltid datautbytas enligt synkroniseringen(synkron RT_CLASS_2). Telegramskickas inom ett SendClockintervalli orange intervall, därkommunikationen flexibelt kanimplementeras. Det behöver barasäkerställas att alla IRT-telegramkan sändas inom det orangeintervallet. Den synkroniserade"Send Cycle" gör att alla nodersom deltar i IRT-kommunikationenstartar sändningen av ingångs-/utgångsdata vid starten av orangeintervall. Resultatet blir att allaväntetider reduceras till ett minimum,liksom i osynkroniserad kommunikationGrönt intervallReglerna i IEEE 802.1D gäller förvidarebefordran i switcharna.Prioritering kan ske enligt IEEE802.1Q (VLAN tag). Om IRTtelegram anländer under detgröna intervallet, raderas de ochett larm skapas. Det viktiga är attinga jobb är aktiva vid slutet avintervallet för att inte hindra attdet reserverade intervallet kanstartas. Ett grönt intervall behöverinte finnas i en fas.IRT enhetklockslavIRT enhetklockslavIRT domän 1 IRT domän 2IRT enhetklockslavIRT enhetklockmasterIRT enhetklockslavingen IRTkommunikationIRT enhetIRTklockslavklockslavIRT enhetklockmasterIRT enhetIRT enhetklockslavklockslavingen IRTIRT enhetkommunikationIRT enhetklockslavklockslavGult intervallFör att skicka telegram vidare iswitcharna får reglerna i IEEE802.1D sättas ur spel för attgarantera starten av nästareserverade fas. Prioritering kanske enligt IEEE 802.1Q (VLANtag).Bild 6.3: Varje IRT domän använder sin egen klocka för att synkroniseranoderna.18 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

Datatelegrammen sänds vidare tillslutnoden via respektive destinationsportenbart med hjälp av derasMAC-adress (och tillhörande telegram-ID).Detta medger en mycketflexibel kommunikationsmetod utannågra speciella regler. Ändringar ianläggningstopologin har ingen inverkan.Dock, beroende på konceptet,resulterar den ökade flexibiliteten,och därmed den ökadeanpassningsförmågan för systemet,har gjorts möjlig på bekostnadav en fullt utnyttjad bandbredd. Idet orange intervallet måste det finnasviss reserv för att garantera attalla telegram hinner sändas. Telegrami orange intervall kan sändasmed eller utan VLAN tag.Fördelen med detta är att I/O-trafikensäkras mot annan datatrafik.6.4 RT_CLASS_3Denna kommunikation kan jämförasmed tunnelbanenätet i enstad. Många vägar kan användasför att nå destinationsstationen.Däremellan finns en eller flera mellanliggandestationer. Om denmest optimala färdvägen planeras iförväg, når man säkert slutmåletsnabbast. Detta gäller även IRTkommunikation i ett nätverk. Kommunikationsvägarnaplaneras därförvid konfigurationen.Kommunikation i det röda intervalletföljer ett schema som konfigureratsi förväg. D.v.s. förutom informationenför ändnoderna behövernoderna emellan informationför att skicka telegrammen vidare.Telegram skickas vidare helt baseratpå planeringsformeln i IEC61158. Resultatet av planeringenär att en Ethernet styrenhet (ellermer exakt, switchen i Ethernetenheten)vet exakt vilket telegramsom kommer till vilken port och närdet måste skickas vidare och vart.Om systemet kräver RT_CLASS_3kommunikation, måste busscykelndelas in i ett rött intervall och enUDP/IP del (grönt intervall). Dåspecificeras timing och längden förvarje telegram, som skall sändas,på en port-till-port bas. Anläggningstopologin,respektive telegramlängdoch kabellängdernamellan de olika noderna är kritiskafaktorer vid tidsplaneringen för optimaltutnyttjande. Om systemetändras måste planeringsformelnupprepas. Dataöverföring i IRTdelenär alltid schemalagd. Schematstyrs bara av ordningen avankommande telegram, vilketbestäms av deras Frame_ID ochtelegramlängden. Den tidsstyrdabearbetningen av jobben inom ettrött intervall hjälper till att eliminerade sista spåren av onoggrannhet.Eftersom RT_CLASS_3 kommunikationendast styrs av tidsplaneringenär genomströmningstiden ien switch för ett telegram väsentligtkortare. På samma sätt kanprestanda i förgrenade nätverkökas genom optimerad planeringav användningen av samma kommunikationsgren.Topologiinformationen sänds tillrespektive IO_Comtroller undersystemuppstarten. Den kan därefterkontrollera den verkliga konfigurationeni ett automationssystem.Varje IO-enhet känner sinakonfigurerade grannar på enportspecifik nivå. Kännedom omnätverktopologin bildar grund förschemaläggningen av telegramöverföringen.En IRT-nod jämfördenna information med granneinformationenden själv hämtar(enligt LLDP protokollet) i varjecykel.Detta ger en mycket högt utnyttjandeav den tillgängliga bandbreddenoch det kan aldrig uppstå väntetiderför telegrammen. RT_CLASS_3 telegram sänds alltidutan VLAN tag eftersom desskronologiska position alltid är denbestämmande faktorn för överföringen.6.5 Systemstart med IRTSystemuppstart med IRT kommunikationbetraktas på samma sättsom uppstart med realtidskommunikation.För detta behövs 1 ARoch 2 IOCR. Dessutom behövsfortfarande att IO-Controllernsänder följande:• Nedladdning av synkroniseringsdataför de röda ochorange intervallen• Vidarebefordringsinformationför det röda intervallet• Om nödvändigt även nedladdningav information för existerandeisokrona applikationerInnan den egentliga uppstarten kanbörja beräknar de individuella fältenheternarespektive kabelfördröjning"Line delay" på en port-tillport-nivå.Genom att sända utminst två "Line delay" telegram irad kan noderna bestämmaskillnaderna i kvartsfrekvensen ochkompensera tiden i RTSynctelegrammet.Vid början av uppstartenbefinner sig alla anslutnafältenheter i det gröna intervallet.Under den följande uppstartensätts IOCR för ingångar/utgångarupp i "Connect frame" inom det ARsom skall etableras. Ingång-/utgångsdata utbyts sedan medproducentstatusen "bad" eftersomsynkronisering ännu inte uppnåtts irespektive fältenhet. När de olikaIOCR har satts upp, parametrerarIO-Controllern de individuellamodulerna/submodulerna (´Writeframes´) i IO-enheterna och överfördata för att parametrera IRT-delen iIO-enheterna. Sedan följer överföringenav synkroniseringsdata förde IO-enheter som tillhör IRTområdet.I dessa telegram överförIO-Cotrollern data för synkroniseringen.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 19

6.6 Tips för kommunikationFör att klara effektiv datakommunikationmed olika realtidsklasser involveradeär det nödvändigt attdefiniera vissa "speglingsregler" föratt se till att timing och isokron driftklaras av i alla konfigurationer.Allmänt gäller att minst 2 TCP/IPtelegrammed maximal längd skallkunna sändas varje millisekund.Det motsvarar en sändningstid påca 250 μs. För busscykler

7. PROFINET IOControllerPROFINET IO tillåter att mer än enanvändarprofil definieras inomsamma AR. En IO-Controller måstestödja följande funktioner:• LarmhanteringProcessavbildLarmAcykliska tjänsterIOXS ochPDU-statusInternkommunikationAPIIO-data,Kontext,LarmPROFINET IOControllerinterfaceFysisktinterface• Processdatautbyte (IO-enhet iI/O avbilden hos styrsystemet)• Acykliska tjänster• Parametrering (överföring avuppstartsdata, överföring avrecept och användarparametreringtill de tilldelade IOenheterna)• Diagnostik av konfigureradeIO-enheterBild 7.1: En PROFINET IO-Controller sköter processdatatrafiken med IOenheterna.• Initiera contextuppbyggnad fören IO-enhetEn PROFINET IO-Controller ärstationen i ett automationssystemdär styrprogrammet finns. Detbegär processdata (ingångar frånde konfigurerade IO-enheterna underuppstart) kör sitt styrprogram:am och skickar processdata tillutgångarna i respektive IO-enhet. .För att utbyta dessa processdatabehöver det systemkonfigurationsdatamed alla kommunikationsdata.Följande data definieras undersystemkonfigurationen:• Utbyggnadsgraden hos IOenheterna• Parametreringen av IOenheterna• Överföringsfrekvensen• Utbyggnadsgraden förautomationssystemetIO-Controllern får konfigurationsdataför automationssystemet ochetablerar på egen hand applikationsrelationeroch kommunikationsrelationermed de konfigureradeIO-enheterna. Bild 7.1 visar strukturkonfigurationenför en IO-Controller.En IO-Controller kan etablera engrön/rödgränsreserverat intervall...cykeltid t.ex. 1 ms• Adresstilldelning med DCP(inklusive den automatiskadetekteringen av fel i enhetenoch accepterandet av en utbyttfältenhet under normalt datautbyte)• API (Application processinstance)grönt intervallgultintervallgrönt telegram skallavslutas härreserverat intervallgrön/rödgränsBild 7.2: En IO-enhet kan ha flera AR etablerade från olika IO-Controller.• Information om larm ochdiagnostikMultipla IO-Controller kan användasi ett PROFINET system. Omdessa IOControllrar skall kunnaaccessa samma data i en IOenhet,måste detta specificeras vidkonfigureringen (delade enheter,delade ingångar). Termen "shareddevices“ refererar till access frånflera IO-Controllrar till en enstakaIO-enhet. Delade ingångar avseraccess från flera IO-Controllrar tillsamma slot i en IO-enhet.AR vardera till multipla IO-enheter.Inom en AR kan flera IOCR ochAPI användas för datautbyte. Dettaär användbart om flera användarprofiler(PROFIdrive, Encoder,osv..) är inblandade i kommunikationenoch olika subslot behövs.Inom en IOCR används despecificerade API (ApplicationProcess Identifier) för olikaändamål. Resultatet blir att det inteär möjligt att blanda ihop data frånolika API. Access till användardatamåste koordineras avanvändarprogrammet.7.1 ParameterserverParameterserverfunktionen finnsför att backa upp och ladda nerdynamiska parametrar för enfältenhet. Parametreringen av enfältenhet görs med hjälp av parametrarnai GSD-filen. En GSD-filinnehåller, bland annat, modulparametrarför I/O-modulerna.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 21

Dessa lagras som statiskaparametrar och kan laddas ner frånIO-Controllern till en IO-enhetunder systemuppstarten. Förmånga fältenheter är det antingenomöjligt eller olämpligt att initieraparametrarna med hjälp av enGSD-fil på grund av storleken,behovet av användarguidning ellersäkerhetskrav. Sådana data förspeciella produkter och teknikerkallas individuella parametrar(iPar). Ofta kan de bara angesunder drifttagningen. Om en sådanfältenhet går sönder och ersättsmåste även dessa parametrarladdas ner automatiskt till den nyafältenheten. Förr måste man användatillverkarspecifika verktyg förbackup och nedladdning av dessaparametrar för det fanns ingenstandardiserad lösning. Det gjordeatt användaren behövde mångaolika verktyg och ibland var detolösligt. Detta är inte acceptabeltom en anläggning skall kunnaautomatiseras på ett enhetligt ochhanterbart sätt.iPar server lösningenFör att lösa problemet skapadesden så kallade iPar servern för attspara och automatiskt ladda nerdynamiska enhetsparametrar. iParservernkan betraktas som en extraprogramsektion i styrsystemet/IO-Controllern. Det är inte felsäkertoch är bara till för att säkerställa atten fältenhet lagrar sina iParametrarutan extra åtgärder och att enersättningsenhet också kan erhålladem. För att bättre kunnaklassivisera funktionen av eniParserver i PROFIBUS sammanhang,kommer den att förklarasmed en enkel applikation. Interagerandetmellan en TCI-applikation,enhetsbytet och iParservern förklarassamtidigt.Under den inledande drifttagningengenomförs följande sekvens:1. Statiska data från GSD-filenläses in av ett konfigureringsverktyg.Allmän konfigurering utförssom förut. Därtill kan behovet aviParserverfunktionen och omfattningenav iParametrar i kbyte kandeklareras med hjälp av speciellaGSD-parametrar.2. Under systemuppstarten (anslutnings-och skrivtjänster), initieraren IO-Controller fältenheten medde data som genererats från GSDfilenför att få över fältenheten idatautbytesstatus och förberedaden för acyklisk kommunikation.3. Med hjälp av ett parametreringsverktygkan nu iParametrarna tilldelasrespektive fältenhet via enanvändardialog. Det är upp till tillverkarenatt bestämma hur iParametrarnaskall nå fältenheten, t.ex.via ett interface som TCI (ToolCalling Interface), direkt med enpunkt-till-punkt förbindelse somRS232, infraröd överföring ellerlokal teach-in.HostIngenjörsstation1GSDGSDMLAlmännaparametrariParServer2Device Tooli-Parametrar(Individuellaparametrar)PROFINET IO-Controller3i-ParametrarRead/Write Record Data46Connect/WriteUpload5Alarm NotificationBild 7.3: En iPar server gör att lagrade data åter kan nedladdas automatiskt när en fältenhet bytts ut.22 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

4. Den bekvämaste lösningen fårman om parametreringsverktygetansluts till fältenheten via ettinterface som TCI med hjälp av TCIkommunikationsservern.5. Efter tilldelningen av iParametrarnaoch eventuell verifikationsvarar fältenheten med ett larm ochbegär en uppladdning av iParametrarna.6. iPar servern i styrsystemet/IO-Controllern läser iParametrarnafrån fältenheten acykliskt och sparardem så att de kan laddas nervid behov (t.ex. vid enhetsbyte).Vad händer under ett utbyte avfältenhet?Efter ett byte av en fältenhet ochuppstart (anslutnings- och skrivsekvenser)laddar IO-Controllern neralla GSD-baserade data för att fåupp den utbytta fältenheten idatautbyte igen. Efter dengrundläggande initieringen konstaterarden utbytta fältenheten attden fortfarande saknar iParametrar.Ett larm genereras (Update &Retrieval alarm). Då laddar iParservern ner de sparade iParametrarnafrån den tidigare enheten tillden nya fältenheten.Den exakta kronologiska ordningenär som följer:1. Den söndriga fältenheten byts utoch ersättaren startas.2. Efter den automatiska adresseringenetablerar IO-Controllernen AR till fältenheten och laddarner de GSD-baserade statiskaparametrarna.3. Den nya fältenheten konstateraratt den saknar (dynamiska-) iParametraroch meddelar detta via ettlarm ("iPar request").4. iParservern laddar ner de begärdaiParametrarna till den nyafältenheten.PLCProtectionfield(instancedata)IEC61131-3iPar-ServerRD/Comm-FBWRPollingRDIAG-FBRIO-ControllerSpara43 Avisera2Återställat.ex..UtbyttFältenhet1Bild 7.4: Under enhetsutbyte parametrerar iParservern den nya fältenheten.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 23

10. RedundansGenom att koppla multiportsswitchari kedja stöds inte bara stjärntopologi,som är mycket använd förEthernet, utan även linjestruktur.Kombinationen är speciellt lämplig istyrskåpanslutningar, till exempellinjekoppling mellan styrskåpen ochstjärnkoppling till fältenheterna ute iprocessen (se bilden).IO-Controller10.1 Mediaredundansprotokoll(MRP)MRP protokollet enligt IEC 61158beskriver PROFINET redundansmed en typisk tid för återuppbyggnadav kommunikationsvägarna förTCP/IP och RT-telegram efter ettfel på < 200 ms.MultiportSwitcharI princip används samma dataöverföringsmekanismeri PROFI-NET som beskrivits tidigare. Endaskillnaden är kommunikationsvägenför överföringen av telegrammen(UDP/IP och RT). Dessatelegram överförs bara via den"friska" kanalen (single-channel).Redundansmanagern är koordinator.IEC 61784 anger metoden föratt använda MRP.Redundansmanager (RM)En redundansmanager skall kontrollerafunktionen i den konfigureraderingstrukturen. Detta görs genomatt cykliska testtelegramsänds ut. Så länge den mottageralla testtelegrammen igen är ringstrukturenintakt. Denna procedurgör att en RM kan hindra att telegramcirkulerar i ringen och omvandlaringstrukturen till linjestruktur.RM måste kommunicera ändringari ringen till alla inblandadeklienter (switchar som så kallade"passager") med speciella "Changein topology" telegram.Enhet 1/2 Enhet 3/4 Enhet 5/6Skåp 1 Skåp 2 Skåp 3Bild 10.1: Stjärn- och linjetopologier kan kombineras i ett Ethernet-/PRIFINET system.Redundanta kommunikationsvägarär nödvändiga i automationssystemi vissa fall för att väsentligt ökasystemets tillgänglighet. Av deolika nätstrukturerna föredras linjestruktureni automationssystem.En redundansmanager och fleraklienter bidrar till att säkra driften iett automationssystem.Busskommunikationen är OKRedundansmanagerLogisk öppning av buss till en linjeFel i busskommunikationenRedundansmanagerSlutning av buss till en logisk ringBlocked modeForwarding modeBild 10.2: Logisk separation av bussen gör att cirkulerande telegramundviks.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 25

Station 2RStation 1nRnRStation 3 Station 6Cykliska testtelegramStation 4RedundansklienterEn redundansklient är en switchsom fungerar bara som en "passage"för telegram och normalt intespelar en aktiv roll. Den måste hatvå switchportar för att kunnaansluta till andra klienter eller RM ien enkel ring.RReceiverStation 8RedundansmanagerManaged SwitchStation 7Bild 10.3: Mediaredundans med MRP ökar anläggningens tillgänglighet.På den mottagande sidan anländeralltid 2 RT telegram om den redundantaöverföringen är intakt. Endastdet första telegrammet somanländer skickas vidare till applikationen.I detta fall måste RM ocksåkontrollera systemets funktionsduglighet.10.3 Mediaredundans förRT_CLASS_3telegram (MRPD)IEC 61158 beskriver redundanskonceptetför RT_CLASS_3 telegramsom "Mediaredundans förplanerad duplicering". IEC 61784beskriver användningen av redundansklass3 för RT_CLASS_3kommunikation med mjuk övergångav kommunikationsvägar omett fel uppstår. Under systemuppstartladdar IO-Contollern ner dataför kommunikationsvägarna förbåda kommunikationskanalerna(riktningarna) i en redundant ring,till de enskilda noderna. Därmed ärdet oväsentligt vilken nod somfaller bort eftersom det nerladdadeschemat för båda vägarna finns ifältenheterna och övervakas ochanpassas till utan undantag. Nerladdningenav "schemat" är redandet tillräckligt för att hindra telegramatt cirkulera i detta fall eftersomdestinationsporten är klartdefinierad.I PROFINET IO används, för implementeringav mediaredundans, endast"managed Switches" som stöderMRP och kan konfigureras, tillexempel via SNMP eller webbtjänster.Data utbyts endast via denkommunikationsväg som valts avRM.10.2 Mediaredundans förför RT telegram (MRRT)Station 2RStation 1nRnRRManaged SwitchStation 8Station 7MRRT protokollet ("Media Redundancyfor Real-Time") enligt IEC61158 beskriver redundant hanteringav RT telegram i RT_-CLASS_1 och RT_CLASS_2.MRP-drift är alltid en förutsättningför MRRT. I IEC 61784 beskrivsproceduren för att använda MRRTprotokollet. Med RT kommunikationger MRRT protokollet en mjukövergång av kommunikationsvägarom ett fel uppstår. Detta åstadkomsgenom redundant överföringav RT telegrammen (via tvåkanaler) om den mottagandeporten är konfigurerad som enredundant port.Station 3 Station 6Station 4RedundansmanagerReceiverJämförelsegammal/ny viacykelräknareBild 10.4: Mediaredundans för RT-telegram inkluderar en mjuk övergångav kommunikationen om ett fel uppstår.26 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

11. Konformitetsklasser(CC)PROFINET IO är ett prestandaoptimeratframtidsorienterat kommunikationssystemsom uppfylleralla behov för automatisering. Detintegrerar och utökar funktionsomfångeti överföringsprotokollet föratt uppfylla behoven i industriellaapplikationer. Det fulla omfånget avfunktioner behövs dock inte i allaautomationssystem. Därför kanPROFINET skalas vad gäller defunktioner som stöds.För detta ändamål har PI klassificeratfunktionerna i PROFINET IOi konformitets-/applikationsklasser.Syftet är att förenkla applikationsområdenaför PROFINET IO.Resultatet är applikationsklassersom gör att anläggningsbyggareenkelt kan välja fältenheter ochbusskomponenter med klartdefinierade minimum prestanda.Detta är ytterligare ett steg attkvalitetssäkra alla fältenheter somskall kommunicera och är certifieradeefter att ha klarat ett certifieringstest.Minimikraven för 3 konformitetsklasser(CC-A, CC-B, CC-C) hardefinierats utifrån anläggningsoperatörensperspektiv. Förutom de treapplikationsklasserna har ytterligarespecifikationer tagits fram för följande:• Enhetstyp• Typ av kommunikation• Använt överföringsmedia• RedundansfunktionDenna specifikation säkrar interoperabiliteteni ett automationssystemvad gäller omfattningen avfunktioner och prestandaparametrar.Detta är en fördel för operatörengenom att när komponenternaskall väljas så behöver manbara välja en CC lämplig föranläggningen och behöver inte brysig om andra detaljer. Det ärgaranterat att alla fältenheter inomen vald CC uppfyller samma minimikrav.En detaljerad beskrivningav de olika CC finns i dokumentet"PROFINET ConformanceClasses".ApplikationsområdeCC-A: Användningen av befintliginfrastruktur i ett Ethernet nätverkinklusive integration av grundläggandePROFINET funktionalitet. AllaIT-tjänster kan användas utan inskränkning.Exempel på en typiskapplikation är fastighetsautomationoch processautomation. Trådlöskommunikation är bara möjlig idenna klass.CC-B: Förutom funktionerna i CC-A, stöder funktionerna i CC-B enkeloch användarvänlig enhetsbyteutan behov av ingenjörsverktyg.Exempel på typiska applikationerär automationssystem med högnivå av maskinstyrning men medrelativt låga krav på deterministiskadatacykler.CC-C: Förutom funktionerna i CC-B, stöder funktionerna i CC-C högprecision och deterministisk dataöverföringinklusive isokrona applikationer.Den integrerade mediaredundansenmöjliggör mjuk övergångav I/O-datatrafiken vid fel. Ettexempel på en typisk applikation ärmotion control.Klass C:• Deterministisk dataöverföring• Certifierade enheter och nätverksprodukter• Högsta kapacitet, redundansKlass B:• Certifierade enheter och nätverksprodukter• Topologideterminering och -uppladdning• Komfortabel diagnostikKlass A:• Standard Ethernet nätverkskomponenter• Certified Devices and Controller• Applicationsklass: icke isokron icke isokron Icke isokron + isokron• Kommunikationsklass: TCP/IP, RT TCP/IP, RT TCP/IP, RT, IRT• Redundans: Redklass 1 Redklass 1, 2 Redklass 1, 2, 3valfritt valfritt obligatorisktPROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 27

12. Applikationsprofilerför PROFINET IOApplikationsprofiler är specifikationerav vissa egenskaper, prestandaoch funktioner hos enheter ochsystem, som har utvecklats gemensamtav tillverkare och användare.Användningen av applikationsprofilerför standardisering ger följandefördelar:• OperatörExistensen av certifierade,produkter som följer en profil,ger en stor grad av oberoendeav olika tillverkare samtidigtsom det garanterar en grunduppsättningav funktioner.• Systemintegration och installationAnvändningen av certifieradeprodukter garanterar en höggrad av enhetlighet och interoperabiliteteftersom dessaprodukter har klarat omfattandetest som utvecklats ochsamordnats inom PI.• PlanerareStandardiseringen av grundfunktionalitetenhos enheternabetyder en gemensam nomenklatur,vilket väsentligt förenklarvalet av produkter.• ProdukttillverkareFörenklat användande och fördjupadmöjlig integration avenheterna i olika automationssystem.Profildefinitionen sträcker sig frånnågra få specifikationer för enenhetsklass till omfattande specifikationerför applikationer i en speciellindustrigren. Termen applikationsprofilanvänds som en allmänbeskrivning.Man skiljer i allmänhet på tvågrupper av applikationsprofiler:• Allmänna applikationsprofilerför användning i många olikaapplikationer (till exempelPROFIsafe profilen).• Specifika applikationsprofilerutvecklade för en mycket specielltyp av applikation, tillexempel PROFIdrive, enkodrar,identsystem eller PAenheter.PROFIBUS har många sådanaprofiler och kan därför användas påett applikationsorienterat sätt. Dessaprofiler håller nu på att inkorporerasi PROFINET steg för steg alltefter behov.Default sänder PROFINETspecificerade data transparent idatapaketen. Användaren ansvararför den enskilda tolkningen avsända och mottagna data i användarprogrammeti en PC-baseradlösning eller i funktionsblocken i enPLC. I några sektorer, till exempeldrivteknik och felsäker dataöverföring,har applikationsprofiler redandefinierats av ledande intressegrupper.Dessa definierar bådedataformat och omfattningen avfunktioner och har registrerats avPI.En applikationsprofil definierasotvetydigt av sin "Profile_ID", somtilldelats den av PI, och en tillhörandeAPI (Application ProcessIdentifier). Denna API används föratt identifiera applikationsprofilen.Listan på aktuella "Profile_ID" förPROFIBUS och PROFINET finnspå:www.profibus.com/IM/Profile_ID_Table. xmlAPI 0 är tillverkaroberoende ochmåste stödjas av alla fältenheter.Genom att använda API:er separerasalltid dataområden tydligt eftersomen slot/subslotkombination endastkan knytas till en API. För närvarandefinns det följande applikationsprofilerför PROFINET:PROFIsafe, PROFIdrive, Enkodrar,Lågspänningsomkopplare ochIdentsystem. Dessa profiler kommeralla ursprungligen från PROFI-BUS. Den skalbara kommunikationenoch den modulära strukturenhos PROFINET gör dessutom attden är lämpad för andra applikationsområdensom kraftproduktionoch fordonsautomation. Tågapplikationsprofilenrepresenterar denförsta profilen som utvecklats exklusivtför PROFINET. "Train Applikations"specificerar applikationslagretför produkter som används itågautomation. Genom PROFINEThar realtids-Ethernet och IT-kommunikationgjorts tillgängliga förrälsbundna fordon. Utifrån de tillgängligaspecifikationerna (standardelement och WTB gateway)och "Development Guideline" kommerytterligare profildokument fördiverse undersystem att följa, tillexempel en profil för dörrstyrning.28 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

13. PROFINET för PAI de flesta fall har processystemområden där diskreta in- och utgångssisgnalerdominerar och tillverkningsteknologiskakomponenterär de som huvudsakligen används.Typiska områden på sådanasystem är utrustning för lagringoch förvaring av råmaterial, förpackning,fyllning och paletteringav slutprodukter liksom transportutrustningmed sina driv- och styrkomponenter.Tekniska innovationeroch vidareutveckling av dessakomponenter kommer mer och meratt inkludera Ethernetinterface(t.ex. PROFINET). I sådana systembetecknas automationen som"hybrid automation“. Exempel påsådana applikationer:• I läkemedelsindustrin är tillverkningenav mediciner enprocess men förpackningen,till exempel av tabletter, är endiskret tillverkningsprocedursom använder komplexa förpackningsmaskiner.• I ett bryggeri följs processernai brygghuset och fermenteringenav diskreta tillverkningsuppgiftersom flaskrengörningoch –fyllning liksom staplingenav backar för transporten, somsköts av robotar.• I bilindustrin är målningen enprocess men tillverkningen iövrigt är en typisk diskrettillverkningssekvens.FörutsättningarJämfört med tillverkningsautomationär processautomation annorlundai vissa avseenden och dettastyr hur man kan använda automation:Systemen har en livslängdpå flera decennier.Systemen har ofta hög riskpotentialsom kräver speciella säkerhetsåtgärder.Resultatet blir att man i förstahand använder produkter ochsystem som är väl beprövade i fält.Det gör att operatörerna har kravpå att äldre och nyare teknik skallfungera ihop på ett funktionelltkompatibelt sätt. Dessutom ärkraven på tillgänglighet och tillförlitlighet,speciellt i kontinuerligaprocesser, oftast väsentligt högre.Kombinerat gör dessa båda aspekteratt investering i ny processautomationtenderar att vara mer konservativtän i tillverkningsindustri.Förutom direkt anslutning avprocessenheter till fältbussen hartillkommit teknologi för anslutningav fjärr-IO (remote IO). Analogaoch binära ingångs- och utgångssignalersamlas i fjärr-IO-stationersom i sin tur ansluts till styrsystemetvia fältbussen. Gäller detHART-kapabla IO, kan fältenheternadå parametreras med HARTkommunikation.För optimalt användande avPROFINET i alla delar av processautomationhar PI i samarbete medanvändare skapat en kravkatalog.Skydd av investeringar är här enviktig faktor eftersom, som tidigarenämnts, i processanläggningar harautomationssystemet en livscykelsom sträcker sig över decennier.Därför är det en stor fördel attanläggningsbyggare med ett existerandeframtidssäkert systembaserat på PROFIBUS kan byta tillPROFINET när som helst.Kravlistan omfattar huvudsakligenfunktioner för cykliskt och acyklisktdatautbyte, integration av fältbussar,integrering och parametreringav fältenheter inklusive konfigureringi runtime (CiR), diagnostik ochunderhåll, redundans och tidsstämpling.Effektbegränsad energimatningöver bussen till fältenhterna i explosionsfarligaområden är inte uttryckligenett krav eftersom detredan finns en bra utprovad lösningi PROFIBUS PA. Dessutom finnsinga Ethernetlösningar som ärutprovade och testade i fält.Det huvudsakliga målet med attformulera kraven var att dra nyttaav möjligheterna som öppnar sigmed Ethernet i automationen. Förutomde nämnda grundläggandeförtjänsterna har PROFINET fördelarsom väsentligt utökad topologi,större datamängder och bättreprestanda.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 29

14. Tool Calling Interface(TCI)I PROFINET finns data för konfigureringav intelligenta fältenheter iGSD-filer. Under konfigureringenkan man ange vilka parametrarsom skall skrivas till motsvarandefältenhet under systemuppstarteneller under drift för att åstadkommaen viss drift med förvalda, statiskaparametrar. I vissa fall kan emellertidinte GSD-filer, även om de äranvändarvänliga, uppfylla de förutsättningarsom krävs för vissa applikationer.Vid konfigureringen måsteman acceptera ytterligare begränsningarom man vill skriva omfattandeparametrar till en fältenhetom den och konfigureringsverktygetför automationssystemet (ES)kommer från olika tillverkare. I deflesta fall kräver en sådan överföringett extra verktyg från dentillverkaren eftersom det inte kanutföras direkt i konfigurationsverktygetför automationssystemet.TCI är ett skalbart interface, som ärenkelt att använda, för att utförafunktioner som att ladda parametrartill en fältenhet och enkelt skötadiagnostik. TCI består av följandehuvudsakliga komponenter:• Anropsinterface: Användarenkan anropa fältenheters användarinterface(Device Tools= DT) från ingenjörsstationen(ES). Funktioner startas iförsta hand i DT med en användardialog.• Kommunikationsinterface:Kommunikationsservern i TCIgör att fältenhetens användarinterface(DT) kan kommuniceramed fältenheten.mellan användarinterface för fältenheter(DT) och fältenheter kan användas.ArbetssättBild 14.1 visar ett exempel påstrukturen för och samspelet mellanen ES och en DT. För attintegrera en DT i en TCI-kapabelES måste tillverkaren tillhandahållaen GSD-fil, en PID-fil, användarinterfacetför fältenheten (Windowsapplikation)och ett installationsprogram.GSD-filen innehåller identifikationenför den aktuella fältenhetenoch dess I/O-moduler. PID (ProgramInterface Description) beskriverfunktionaliteten för vilken DTkan användas.För att kunna använda en DTbehöver både ES och DT stödja ettTC-interface. I huvudsak beskriverdet anropsinterfacet mellan ES ochDT och kommunikationsinterfacetmellan DT och TCI-kommunikationsservern,som sköter kommunikationenmellan fältenheten ochDT.När ett DT är anropat sker följandesteg i den ordningen:• Med hjälp av enhetsidentifikationen(1) i GSD-filen kanES använda innehållet i ettregister i ett Windowsbaseratingenjörsverktyg för att hittaPID-filen (Program InterfaceDescription) för motsvarandeDT (2). PID filen (XML) beskriverde olika möjligheternahos tillhörande DT.• Ingenjörsverktyget skapar sedanen TPF-fil (TemporaryParameter File) som innehålleralla överföringsparametrar tillDT (3). Det gör att man spararin ett steg där en stor mängdparametrar skall överföras närDT anropas. Ingenjörsverktygetanropar sedan DT (4) ochöverför sökvägen till TPF-filen.Sökvägen till datalagring angesi TPF-filen tillsammansmed annan information. DTansvarar för organiseringen avdata.• När anropet är avslutat raderarDT TPF-filen (5).• DT tolkar innehållet i TPF-filenoch upprättar, när så behövs,kommunikation med TCI-kommunikationsservern(om detstöds) på basis av de valdafältenheterna. Alternativt upprättaskommunikation direkt tillfältenheterna (tillverkarspecifiklösning).• Användaren utför önskad funktion(parametrering eller diagnostiko.s.v.)• DT sparar för projektet relevantadata med sökvägen tillprojektet som framgick avTPF-filen.Detta tillvägagångsätt gör att manfår en separat datahantering av DToch en koppling till projektet iingenjörsstationen, ES.Tack vare fritt tillgängliga TCIspecifikationerkan alla tillverkareskapa ett DT, som arbetar självständigt,och implementera det ialla TCI-kapabla ES. Detta sätt attarbeta användes när FDT (FieldDevice Tool) implementerades. PIgick sedan vidare och erbjöd ettenklare interface med reduceradfunktionalitet. Tack vare sin hanterbarhetlämpar sig TCI väl både förlågprisområdet och för komplexafältenheter som redan har ettanvändarinterface.GSD(Innehållerenhetsidentifikation)Kommunikationsparametrar123skapaPID(Programinterfacebeskrivning)Verktygsfunktionersom stödsTPFTillfälligParameter Fil(~923tmp.xml)5Från produkttillverkarenProduktverktygDevice Tool(Tool.exe)raderaKonfigureringssystemTCI stöder PROFINETS kommunikationsvägar.Även tillverkarspecifikalösningar för kommunikationBild 14.1: Strukturen hos TCI.4Starta produktverktyget30 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

15. PROFINET CBAInom ramen för PROFINET ärPROFINET CBA (ComponentBased Automation) ett automationskonceptför implementering avapplikationer med distribueradintelligens. Förutom det enklaingångs-/utgångsbaserade datautbytetmed PROFINET IO går trendeni automatisering inom vissabranscher mot att skapa processtrukturersom representerar ettstörre produktionssystem uppdelati intelligenta och logiska delar iform av styrsekvenser. Ett automationssystemsom ser komplext utvid en första anblick, kan på dettasätt organiseras i hanterbara gruppereller delar. Varje del utföroberoende självständiga produktionssteg.Dessa logiska funktionsenheterbildar var och enteknologisk systemmodul som kanåteranvändas i olika system iidentisk eller modifierad form somen så kallad PROFINET komponent.En PROFINET komponent äringet annat än en standardiseraddel av ett automationssystem. Anläggningarsom konfigureras pådetta sätt är betydligt lättare atthantera.Ett mycket enkelt exempel på ensådan anläggningsstruktur är etttransportband på vilket olika sekvenserutförs i motsvarande arbetsstationer.Varje följande steg utgårifrån att arbetet i föregåendestation är korrekt utfört. I modernaproduktionslinjer är sådana sekvenser(anläggningsdelar) automatiserade.Bild 15.1 visar en delav en sådan produktionlinje i ettbryggeri.De olika anläggningsdelarna (maskinerna)kan byggas, testas och tasi drift av en eller flera tillverkare.Maskin 1Maskin 2Nu behöver bara de ingångs- ochutgångssignaler, vilka behövs fördatautbytet mellan parterna, definierasi styrsekvensen. Den egentligaprocessen sköts sedan inomde respektive teknologimodulerna(maskin 1, 2 och 3). Processeninom de teknologiska modulerna ärunder produktionscykeln osynlig föranläggningens operatörer. Utanförde teknologiska modulerna är detbara interfacet som är intressantoch det kan i många fall reducerastill några få styr- och statussignaler.Sådana system är väsentligt meraFyllningekonomiska att bygga och underhållai hela deras livscykel.I liknande industriella branschersom bryggeri, biltillverkning osv. ärsekvenserna mycket lika från anläggningtill anläggning. Därmedkan anläggningsdelar i många fallpassa in med endast några mindremodifikationer eller i bästa fall heltutan ändringar.Klart definierade teknologiska modulerfrämjar tydligt planlagda anläggningaroch bidrar till en kostnadseffektivproduktion tack vareen hög grad av återanvändning.15.1 Teknologiska moduler ien anläggningPROFINET's synsätt utgår ifrån attfunktionen för tillverkningsprocessenför produkter i en automatiseradanläggning eller maskin bestårav en definierad interaktion mellanmekanik, elektrisk/elektronisk utrustningoch styrsystemets logikoch mjukvara. Av den anledningenbestår PROFINET's definition avfunktionerna i en logiskt produktionsstegav:MekanikIntelligentafältenheterStyrprogramBild 15.2: Teknologiska moduler består av mekanik, elektronik ochprogram.Maskin 3• mekanik,• elektrisk-/elektronisk utrustning• styrlogik/-program,som en sammanhållen enhet – denteknologiska modulen. En teknologiskmodul representerar därmeden anläggningsspecifik del av detmekaniska systemet, elektronikenoch styrprogrammet.När de teknologiska modulernadefinieras måste man mera i detaljgranska deras återanvändbarhet,kostnad och tillgänglighet. I denprocessen kan anläggningsbyggaren/maskintillverkarenläggasamman en eller flera mjukvaror-/elektronikkomponenter för att skapaen maskin (teknologimodul).Målet är alltid att skapa individuellakomponenter enligt en modulärdesign så att de kan kombineraspå ett så flexibelt sätt som möjligt.Tvätt Fyllning FörslutningPacketeringBild 15.1: Exempel på en styrsekvens i produktionen.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 31

Om modulerna definieras alltfördetaljerat med för mycket funktionalitetblir anläggningen för komplexur teknologisk synpunkt eftersomalltför många ingångs-/utgångsparametrarmåste definieras.Detta driver i sin tur upp ingenjörskostnaderna.Maskin 1Definition av teknologiska modulerspecificerat enligt IEC 61499.Mekanismen för att komma åtkomponentinterfacet definierasenhetligt i PROFINET CBA.PROFINET CBA ger ingeninformation om den internaprocessen för data i en PROFINETMaskin 2Maskin 3varför maskintillverkaren inte behöverdetaljerad kunskap om hurstrukturen för en komponent beskrivs.Föregående bild visar enöversikt av de många sätt enPROFINET CBA komponent kanutformas. Vid konfigureringen visasdock bara de enskilda komponenternai nätverksöversikten. Här kanman inte se till vilket underliggandebussystem respektive komponentär kopplad. Flera komponenter kanalltså kombineras till en komponentoch detsamma gäller för ett heltbussystem.Tvätt Fyllning FörslutningPacketering15.3 PROFINET konfigureringi komponentmodellenBild 15.3: I PROFINET kan individuella anläggningsdelar kombinerasför att bilda teknologiska moduler.15.2 Teknologimodell ochPROFINET-komponenterEn teknologisk modul representeraren bestämd del av en anläggning.För anläggningsbyggaren,maskinbyggaren och drifttagaren ärdock bara den del av en teknologiskmodul synlig, som behövsför interagerandet med anläggningen.Den funktionaliteten finns imjukvaran i respektive fältenhet.Därför är det viktiga här vilkaingångs- och utgångsdata sombehövs för den teknologiska modulen.Från användarens perspektivrepresenteras en teknologisk moduli en anläggning av den såkallade PROFINET-komponenten.Därför kan den från användarenbetraktas som bara den definieradefunktionaliteten hos den teknologiskamodulen (ingångs-/utgångsdata).Detta kan påverkas utifrånvia mjukvaruinterfacet.Varje PROFINET komponent harett interface som innehåller deteknologiska variabler som kankommuniceras till andra komponenteroch styras. Detta interface(egenskaper) beskriver funktionenför ingångarna/utgångarna. I dennaprocess är det oväsentligt hur applikationsprogrammetanvänder ingångsdatai komponenten och vilkalogiska operationer som användsför att styra utgångarna. Interfacetför en PROFINET-komponent ärkomponent. Produkttillverkare kanobehindrat använda befintligaprogrammeringsverktyg.PROFINET komponentens interfaceföljer standarden för COM-/DCOM teknologin. COM/ DCOMär en objektorienterad utveckling(använd av Microsoft sedan länge)som gör att applikationer kanskapas av färdiga komponenter.Användaren kan flexibelt kombinerakomponenter som modulärablock och återanvända dem i olikaanläggningar oberoende av derasinre utförande.PROFINET komponenter inkluderaren självständig funktion för endel av anläggningen. Denna skapasnormalt av maskintillverkarennär styrprogrammet den teknologiskamodulen skrivits och det harbestämts vilka data som skallkommuniceras med andra teknologiskamoduler. Funktionen attskapa en komponent ryms normalti programmeringsmiljönInterfacefrån denteknologiskabeskrivningenFyllningFBFBFBFBFör tillverkaroberoende konfigureringav ett PROFINET system hardet skapats ett ingenjörskoncept.Detta koncept gör att konfigureringsverktygkan skapas som kanhantera komponenter från olika tillverkareoch också tillåter att extrafunktioner utvecklas på tillverkarspecifikoch användarspecifik bas.PROFINET komponenter beskrivsav en standardiserad PCD (PROFI-NET Component Description).Denna beskrivning görs i form aven XML fil enligt en mallspecificerad i PROFINET CBA.PCD leder till komponentbeskrivningen.Den innehåller alla datasom behövs kommunikationen iingenjörssystemet. Det betyder attvarje PROFINET kompatibeltingenjörsverktyg kan hantera data ikomponentbeskrivningen. En PCDskapas av anläggningsbyggaren-/maskintillverkaren med hjälp avutvecklingsverktyg från produkttillverkaren.Utvecklingsmodellen skiljerpå programmeringen av styrlogikenför de enskilda teknologiskamodellernaBild 15.4: En PROFINETkomponent representerar en teknologisk modul.32 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

Nedladdning av förbindelserTvätt Fyllning PackningBild 15.7: Förbindelseinformation laddas ner till konsumenten.15.7 Mjukvarustacken förkomponentmodellenEn mjukvarustack (runtime software)för komponentmodellen finnsfrån PI. Den är tillgänglig utankostnad för PI-medlemmar. Somkomplement till mjukvarustackenfinns ett applikationsexempel för32-bitars Windows i form av källkod.Denna version är mest att betraktasom ett testsystem eftersomWindows sällan används i automationssammanhang.Om mjukvaranmåste anpassas till ett annatoperativsystem så hjälper den tillhörandeimplementeringsguidendig steg för steg genom de olikaadaptionsmodulerna för att integreramjukvaran i målsystemet. Enkomponenteditor och ett testverktyggör PROFINET-mjukvarustackför komponentmodellenkomplett.PROFINET kärnan, DCOM, ochRPC är en integrerad del av runtimemjukvaranför komponentmodellen.Användaren kan alltså bestämmaom DCOM protokollet integrerati PROFINET-stacken ellerMicrosofts original DCOM skall användas.Om realtidskapacitet ocksåönskas kan mjukvaran utökasmed en realtidskanal. Under systemuppstartenkommer sedan parternafram till önskad kommunikationsväg( komponentorienterad ellerrealtid). I datatelegrammetindikerar EtherType vilken typ somgäller.15.8 PROFINET CBA ochPROFINET IOI vissa automationssystem är detlämpligt att kombinera styrkan ibåda aspekterna av PROFINET.Till exempel kan en del implementerasmed deterministisk kommunikationvia PROFINET IO med IRTfunktionalitet. Den delen sammanfogassedan till en hel PROFINETenhet med hjälp av PROFINETCBA. Fördelarna är lätta att förståeftersom delarna kan förberedasoch testas för sig. Den grafiskakonfigureringen i det tillverkaroberoendeingenjörsverktyget förPROFINET CBA kan sedan användasför att enkelt kombinera delokala enheterna. Därmed uppnåsen problemfri drifttagning.34 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

Applikation(t.ex. PLC)ApplikationsinterfaceIngår iPROFINET Runtime Softwaresom källkodOperationssystem(t.ex. Linux)SysteminterfacePROFINET kärna(Pdev, Ldev, RT-Auto, ACCO)AutomarshallerDCOMRPCBeskrives iImplementation GuidelineStandard TCP/IP stackTCP/IPEthernetRealtidskanalBild 15.8: Mjukvarustacken är tillgänglig för komponentmodellen som källkod.Komponent 1 Komponent 2 Komponent 3PROFINET IOControllerPROFINET CBAPROFINET IOIntelligentPROFINETDevicePROFIBUSPROFINET IODevicePROFIBUSslavarBild 15.9:Genom att kombinera PROFINET IO och PROFINET CBA når man maximal flexibilitet i anläggningsbyggandet.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 35

16. Integration avFältbussystemIngenjörssystemPROFINET har en modell för attintegrera befintligt PROFIBUS ochandra fältbussar som INTERBUSoch DeviceNet. Det gör att valfrikombination av fältbuss och Ethernetkan konfigureras. Därmed fårman en kontinuerlig teknologiskövergång från fältbussbaseradesystem till PROFINET.Proxy 1PLCI/OSPSIOFältbuss x, t.ex. INTERBUSProxy 2PROFINETPROFIBUSTill skydd för investeringar i detstora antalet existerande fältbussystembehövs ett enkelt sätt attintegrera dessa system i PROFI-NET. Följande krav har därvidbeaktats:• Entreprenörerna vill enkeltkunna integrera existerandeinstallationer i det nya PROFI-NET systemet.• Anläggnings- och maskinbyggarevill kunna använda produkterhan är van vid även iPROFINET automation utanändringar.• Produkttillverkaren vill kunnaintegrera sina fältenheter iPROFINET system utan störreinsatser eller ändringar.Fältbusslösningar kan enkelt ochtransparent integreras i ett PROFI-NET med proxy och gateway. Enproxy fungerar på Ethernet som enrepresentant för det underliggandefältbussystemet. Den integrerarnoderna som är anslutna till ettunderliggande fältbussystem till detöverordnade PROFINET systemet.Resultatet blir att fältbussens fördelarockså kan utnyttjas i PROFI-NET såsom snabb dynamik, exaktdiagnostik och automatisk systemkonfigurationutan lokala inställningarpå fältenheterna. Dessa fördelarunderlättar planeringen genomatt man använder bekantasekvenser. På samma sätt blir drifttagningenoch driften enklare genomden omfattande diagnostiken ifältbussystemet. Produkt- ochmjukvaruverktyg stöds också på ettsätt man är vand vid och integrerasi hanteringen av PROFINET-systemet.Bild 16.1: Fältbussystem kan enkelt integreras i PROFINETPI kan se tillbaka på en installeradbas på mer än 30 miljoner PROFI-BUS noder.Till det kommer mer än 15 miljonerinstallerade INTERBUS fältenheterMed den position som marknadsledaredetta innebär följer en skyldighetatt erbjuda en enkel, kontinuerligstrategi för att ansluta befintligafältbussystem till PROFI-NET. Redan från början utveckladesPROFINET med ambitionen attinstallerade fältenheter skulle kunnaintegreras i PROFINET utanmodifiering.16.1 Integration via proxyEnkelt uttryckt är en proxy enrepresentant för underliggandefältbussystem. I PROFINET representeraren proxy en fältbuss(PROFIBUS, Interbus osv.). Denkoordinerar på det sättet datatrafikenpå Ethernet med den fältbusspecifikadatatrafiken.I PROFINET representerar proxynen eller flera fältenheter. Proxynger transparant implementering avkommunikation (inget tunnelingeller protokoll) mellan nätverk.Den vidarebefordrar till exempel decykliska datan från Ethernet tillfältbussenheterna på ett transparentsätt.I PROFIBUS DP arbetar till exempelproxyn som en PROFIBUSmaster som utbyter data medPROFIBUS noder. Samtidigt ärden en PROFINET nod medEthernet-baserat PROFINET kommunikation.En proxy kan vara enPLC, en PC-baserad styrenheteller en ren gateway.16.2 PROFIBUS och andrafältbussystemDen integreringsmetod som beskrivitsgör att andra även andra fältbussystemförutom PROFIBUS,som INTERBUS, Foundation Fieldbus,DeviceNet, osv., kan integrerasi PROFINET. I denna processär Ethernetkommunikationenredan bestämd av den befintligamjukvaran. Det är bara initieringeni PROFINET av den processdatasom tidigare tillhandahölls av denunderliggande fältbussen. Resultatetär att med denna metod kanalla typer av fältbussar integreras iPROFINET med ett minimum avarbete när en proxy används för attrepresentera det underliggandebussystemet.36 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

17. WebbintegrationWebbintegration av PROFINETgjordes i huvudsak för drifttagningoch diagnostik. Webbaserade konceptär speciellt effektiva i dessaapplikationsområden. Olika webbservicebeskriver alltså hur PROFI-NET enheter kan integreras i Internet-/Intranetvärlden.De huvudsakligafunktionerna för detta är:Standardprotokoll (t.ex. http) användsför att komma åt en PROFI-NET-enhet från Internet ochIntranät. Data överförs istandardformat som HTML ellerXML. Standardbrowsers (Netscapeeller Internet Explorer) används förvisningen.Tack vare åtkomlighet över helavärlden kan applikationstillverkareenkelt supporta användarna vid tillexempel drifttagning. Data accessasmed standardiserade "webbsidor"med bekant utseende ochhantering.Applikationer som kan användasmed webbintegrering inkluderar:• Test och drifttagning• Översikt av enhetsdata (PRO-FINET IO)• Enhetsdiagnostik och system-/produktdokumentationInformationen som skall tillhandahållasbör återges både i ett formatsom kan läsas av mänskor (t.ex.med en browser) och ett formatsom kan läsas av maskiner (t.ex.en XML-fil). Använder man PROFI-NET webbintegration är bådavarianterna alltid tillgängliga.För viss information har PROFI-NET webbintegration även standardiseradeXML-mallar.Tekniska egenskaperGrunden för webbintegreringen ärwebbservern. Den utgör interfacetmellan PROFINET's objektmodell (iCBA) och den grundläggandetekniken för webbintegrering.Webbintegrationen av PROFINETkan skalas för att anpassas tillönskad kapacitet och egenskapernahos webbservern. Det betyderatt även enkla PROFINET produkter,med bara en inbyggd webbserver,är jämlik en PROFINETenhet med en "MS Internet InformationServer“ eller en "ApacheWeb server“ när den deltar i webbintegreringen.Webbintegreringenkan valfritt fogas till varje PROFI-NET-enhet. De olika funktionernakan implementeras beroende avkapaciteten hos enheten. Det göratt man får lösningar som är anpassadetill varje användning. DePROFINET-specifika elementenkan utan störningar integreras i enbefintlig webbimplementering av enkomponent. Med ett enhetligt interfaceoch accessmetod kan tillverkarenav en PROFINET-enhet tillhandahålladata via webben. Utrymmetsom specificerats för namni PROFINET's webbintegration ochadresseringskonceptet gör attwebbservern kan referera till bådeCBA element och I/O-data. Det göratt användaren kan konstruera dynamiskawebbsidor med hjälp avaktuella data från komponenterna.17.1 SäkerhetWebbintegreringen i PROFINET ärutformad så att access till PROFI-NET enheterna är lika oberoendeav om det sker från Internet ellerIntranät. Det gör att alla fördelarnamed webbintegreringen kan användasäven om enheten själv inte äransluten till Internet. För sådanlokal access är risken för obehörigaccess mycket låg och jämförbarmed moderna HMI-system.För att anslutas till större nät i enanläggning eller till Internet förlitarsig PROFINET's webbintegrationpå ett stegvist säkerhetskoncept.Det rekommenderar ett säkerhetskonceptoptimerat för den aktuellaapplikationen med en eller fleraöverliggande säkerhetszoner. Dettaresulterar inte i några strukturellabegränsningar på webbintegreringeneftersom säkerhetsåtgärdernaalltid vidtas utanför PROFINETenheten.Det både avlastar PROFI-NET-enheterna och gör att säkerhetskonceptetkan optimeras förskiftande säkerhetsbehov i en konsistentautomatiseringslösning. Dethittills utvecklade säkerhetskonceptetger ett skydd för obehörigt intrångbåde för enstaka enheter ochhela nätverket. Därutöver finnssäkerhetsmoduler som gör att nätverketkan segmenteras och därmedsepareras och skyddas itermer av säker hantering. Endastunikt identifierade och auktoriseradetelegram tillåts nå enheterinom ett sådant segment utifrån.Råd för best-practice för PROFI-NET's webbintegration inkluderarscenarier och exempel på hurbehovsstyrd säkerhetsmekanismerkan implementeras runt PROFI-NET-enheter.Datapå HTML sidoroch via appletsKomponent: tvättSäkerhetsmekanismer kan tillexempel användas i transportprotokollen(TCP/UDP och HTTP). Dessutomär kryptering, autentiseringoch access administrering skalbar ide webbservrar som används.Avancerade säkerhetselement somapplikationsgateways kan tillförasvid behov.Bild 17.1: Access av PROFINET data kan ske via standard webbtjänsterPROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 37

17.2 SegmenteringKärnan i säkerhetskonceptet ärden säkerhetsmotiverade segmenteringenav automationsnätverket.Med detta skapas skyddade automationsceller.Nätverksnoderna ien cell är skyddade av speciellanätverkskomponenter av säkerhetstyp(till exempel switchar ellersäkerhetsmoduler) som kontrollerardatatrafiken till och från cellen ochkontrollerar accessrättigheter. Endastauktoriserad datatrafik tillåtspassera. En speciell mjukvara kananvändas som säkerhetsklient i PCsom skall accessa automationsenheterna.Därmed behöver inteterminalerna några egna säkerhetsfunktioner.17.3 NätverksadministreringAdministreringen av nätverk inkluderaralla funktioner som konfigurering(tilldelning av IP-adresser), felövervakning(diagnostik) och kapacitetsoptimering.17.4 IP administreringNär man använder TCP/UDP ochIP i PROFINET behöver PROFI-NET enheterna som nätverksnoder,en IP-adress.Adresstilldelning med tillverkarspecifikakonfigureringssystem:Detta behövs eftersom det intealltid finns ett system för nätverksadministration.I PROFINET gällerDCP-protokollet (Discovery andConfiguration Protocol), som göratt IP parametrar kan anges medett tillverkarspecifikt konfigurerings-/programmeringsverktyg vid densystemövergripande konfigureringen.Som en integrerad komponenti PROFINET-enheter, garanterarDCP ett enhetligt uppträdandehos alla PROFINET-enheter.Automatisk adressering medDHCP:I nätverk med system för nätverksadministreringhar DHCP (DynamicHost Configuration Protocol) etableratsig som de-facto standard.PROFINET stöder användningenav denna standard och beskriverlämpliga sätt att lägga till DHCP iPROFINET-miljön.Implementeringen av DHCP iPROFINET enheter är valfri.17.5 DiagnostikhanteringEn tillförlitlig drift av nätverket harmycket hög prioritet i nätverksadministreringen.I dagens nätverkhar SNMP (Simple Network ManagementProtocol) implementeratssom en de facto standard för underhålloch övervakning av nätverkskomponenteroch derasfunktioner. För att också övervakaPROFINET enheter med etableradeadministrationssystem ärdet lämpligt att implementeraSNMP. SNMP sköter både läsaccess(övervakning, diagnostik)och skrivaccess (administrering) tillen enhet. I PROFINET harinledningsvis endast läsrättigheterför enhetsparametrar specificerats.På samma sätt som för DHCP förIP-administrering är SNMP ocksåen valfri funktion (obligatorisk förCC-B och CC-C). När SNMP ärimplementerad i komponenternaanvänds bara standardinformationenför SNMP (MIB 2). Specifikdiagnostik för PROFINET-komponenterär möjlig genom att användamekanismerna beskrivna i PROFI-NET-specifikationen. I dettaavseende öppnar inte SNMP en nydiagnostikväg utan medger integrationi nätverksadministrationssystemsom inte har PROFINETspecifikinformation.ProduktionsstyrningsPCmed PROFINETSecurity Client SoftwarePROFINETSecuritymodulSNMP mjukvaran kan integreras iPROFINET stacken på användarnivåutan inskränkningar.När standardswitchar användsvidarebefordrar switchen direktdiagnostikinformationen från denanslutna PROFINET enheterna tillstyrsystemet. En switch kanemellertid även konfigureras somen IO-enhet och skicka vidare upptäcktanätverksfel från underliggandeEthernet delar direkt tillstyrsystemet. Användaren kanockså nyttja en extra SNMP-kanalför överföring av diagnostikdata.KontorsnätPROFINET SecuritymodulAutomationscellerBild 17.2: Segmentering av automationsnätverk.PC med PROFINETSecurity Client SoftwareServer38 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

18. PROFINET och MESIntegrationen av automationssystem,Manufacturing Execution Systems(MES), och Enterprise ResourcePlanning (ERP) blir allt viktigarei företagsomspännande allmännainformationssystem. Interfacenmellan MES och ERP finnsdefinierade i den internationellastandarden IEC 62264 men hittillsfinns det ingen specifikation förinterfacen mellan MES och automationssystemen.EnterpriseRessourcePlanningManufacturingExecutionSystemStyrnivåFältnivåProduktionEnterprise ResourcePlanning SystemManufacturingOperationsSystemKvalitéInstandhaltungUnderhållLagerStyrsystem•Fabriksautomation•ProcessautomationPROFINET-enheter stöder MESInterface ERP – MES:enligt ISA S 95InterfaceMES – Automation:enligt PROFINET18.1 Procedurer i MESIEC 62264 delar upp MES i följandefyra delar:• Underhållsprocedurer• Produktionsprocedurer• Kvalitetsprocedurer• InventeringsprocedurerEftersom underhåll har stor betydelsei både fabriks- och processautomationsupportas underhållstjänsterav PROFINET. Resultatetär ett dokument i vilket, blandannat, informationen som behövsför MES är definierad.Bild 18.1: Underhållstjänster.18.2 UnderhållsstatusNär det gäller underhåll får konditionsbaseratunderhåll allt störrebetydelse. Den baseras på enheternasoch komponenternas förmågaatt själva bedöma sin konditionoch kommunicera det genomöverenskomna mekanismer.PROFINET enheter sin konditiontill överordnade enheter i ett standardiseratformat. Detta baseras påen statusmodell som förutomstatus "good" och "defective" ocksådefinierar två förvarningsnivåer"maintenance needed“ och "maintenancerequired.“18.3 IdentifikationFörutom med underhållsstatusstöder enheter och komponenterMES underhållstjänster med "typplåtsinformation"och annan informationför funktionell och lokalidentifikation.Funktionerna som definieras ispecifikationen I&M (Identification& Maintenance Functions) är därförockså obligatoriska för PROFINETenheter.Försämring [%]100%Larm 1 Larm 2Gräns 2justerbarGräns 1justerbar0%BraUnderhållsaviseringUnderhålls--kravFelande funktionkritiskTidTid för planering av förebyggande underhålljusterbarjusterbarBild 18.2: Underhållsstatus.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 39

19. NätverksinstallationFDDen internationella standardenISO/IEC 11801 och dess europeiskamotsvarighet EN 50173 definieraren applikationsneutral standardför nätverkande av informationsteknologiför fastigheter. Denna standardför kablage bildar även grundenför kraven på Ethernetkablagei industriell automation.InOMDAnläggningskablageInOTillverkningshallIndustriellt kablageFältFält-MDkablagekablageFält-MDkablagePROFINET kablage grundar sig påIEC 61918. PROFINET-specifikadefinitioner finns i IEC 61784-5-3.Om användaren redan användernätverk som uppfyller kraven iISO/IEC 11801, kan dessa nätverkäven användas för PROFINET sålänge de relevanta gränsvillkorenuppfylls. ISO/IEC 24702 styr utformningenav nätverk så att deöverensstämmer med ISO/ IEC11801 i industriella byggnader.PROFINET's öppenhet gör attskärmade, allmänna kablar enligtISO/IEC 24702 kan användas förkonformitetsklass A.Om man vill uppnå full kapacitetoch tillgänglighet måste kraven påegenskaper, som gäller för PROFI-NET-kablage, uppfyllas i alla automationsapplikationeri konformitetsklassB och C.PROFINET kablage karakteriserasav:• Hög kapacitet med väsentligasystemreserver• Enkel planering och installation• Optimal anpassning till industriellaapplikationerFör att uppnå dessa mål definieraskanalen, förutom klassiviseringmed avseende på miljön, heltenkelt antingen som kapslat ellerokapslat kablage. Kanalenförbinder två aktiva enheter.Prefabricerade systemkablar kananvändas och då alltid medidentiska avslutningar. Vid kontakteringbehöver man aldrig användakorsade kablar eftersom nätverkskomponenteri PROFINET stöderautocrossing. Det finns även passivakontakter för genomgång iskåpsväggar eller skarvning. Detgör att alla överföringskablar enkeltkan monteras. För att förenklakabelmontage på plats i fabrikenhar ett universellt tvåparssystemdefinierats för kablar och kontakter.Kopparkablar utformas enhetligtenligt AWG 22. Det ger tillräckligtmed systemreserver för mångakabel-/kontaktövergångar.För fiberoptisk överföring används1-mm POF (polymer optic fibers)vars hantering passar optimalt förindustriella applikationer.19.1 PROFINET komponentförfarandeFör kablage av PROFINET användsen definierad komponentmodell med enkla urvalsregler.Detta tillvägagångssätt bygger påprincipen "Ta PROFINET kablaroch PROFINET kontakter ochkoppla samman dem noga till ettnätverk" De man ska ta i beaktandeär totala längden av kablagetoch antalet övergångar mellankabel och kontakt.Detta ger till resultat en överföringsom uppfyller kraven för PROFI-NET kablage på ett tillförlitligt sättmed till exempel betydande systemreserver.I detta fall behövs intenågon tidskrävande planering, kalkyleringeller mätning.Komponentmetoden kräver harmoniseradePROFINET kontakter ochkablar. För att dokumentera konformitetför PROFINET är tillverkarnaskyldiga att förse PI med tillverkardeklarationer.19.2 NätverkstopologiInO= Industriell anslutning (Industrial Outlet)FD= Våningsfördelning (Flor Distributor)MD= Maskinfördelning (Machine Distributor)Fördelare (Distributors) är switchar med full duplexBild 19.1: Ethernetnätverk i industriella miljöer har normalt linjetopologi.PROFINET omfattar både olikanätverksuppbyggnad av Ethernetkommunikationoch kraftförsörjningav enheterna med 24V respektive400V.Kommunikation (PROFINETdata)PROFINET stöder följande topologierför Ethernet kommunikation:• Linjetopologi, som kan kopplassamman till en ring och ansluterde perifera terminalerna tillintegrerade switchar ute i fältet.• Stjärntopologi, som behöveren central switch lämpligenplacerad i styrskåpet.Dessa båda topologier kan kombinerasför att forma komplexa trädtopologier.Här representerar PROFINET's linjetopologien särskiljande egenskapeftersom omfattande busslinjersom för PROFIBUS kan realiserasmed PROFINET teknologi.Spänningsförsörjning 24 V,kraftförsörjning 400 VLinje- och stjärntopologier förströmförsörjning med 24 volt stöds.24 volts matningen och Ethernetkommunikationenkan också kombinerasi en hybridkontakt och –kabel.Både linje- och stjärntopologi stödsockså för att förse enheterna med400 volt kraft.40 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

19.3 MiljöklassningPROFINET har delat upp miljövillkoreni bara två klasser. Detta elimineraronödig komplexitet menmöter ändå automationens krav.PROFINET's miljöklasser definieradeför automationsapplikationer äruppdelade i en kapslad klass medskyddande omgivning, som i ettstyrskåp, och en utanför styrskåpenför applikationer direkt i fält.19.4 PROFINET kablageKablar av industrityp kan bli utsattaför extrema mekaniska påfrestningar.De behöver speciell konstruktion.Installationsguiden definierarolika kabeltyper som är optimaltanpassade till respektive industriellagränsvärden. Tillräckligasystemreserver gör att installationendå kan ske utan extra begränsningarav överföringssträckan.Vissa noder måste matas med 24volt förutom data. En hybridkabelär väl lämpad för detta. Hybridkablarinnehåller ledare både försignalöverföringen och kraftmatningen.Fiberoptiska kablar är inte känsligaför elektromagnetiska störningaroch tillåter längre nätverksspannän kopparkablar i vissa situationer.19.5 DatakontakterUrvalet av PROFINET kontakterföljer applikationen. Om ett kontorskompatibeltuniversellt nätverkprioriteras sker den elektriska dataöverföringenvia RJ 45-kontakter,som är allmänt avsedda för kapslademiljöer. För okapslade miljöerhar en push-pull-kontakt utvecklatsmed en RJ 45 kontakt för elektriskdataöverföring. Även M12-kontakterkan användas för PROFINET.Inom automation används huvudsakligenoptiska fibrer av polymerför optisk dataöverföring på grundav deras enkla installation. FörPROFINET har SCRJ kontakteringspecificerats, som använder SCkontakter. SCRJ används både ikapslad miljö och utanför men dåmed push-pull-hölje.Det finns också en M12-kontaktspecificerad för PROFINET somkan användas för 1-mm fiber POF(polymer optic fibers).19.6 DatakablarPROFINET kablar följer kabeltypernaanvända i industrin:• PROFINET Typ A: Standardpermanent förlagda kablarutan någon förflyttning efter installationen• PROFINET Typ B: Standardflexibla kablar för viss förflyttningeller vibration• PROFINET Typ C: Kabel förspeciella applikationer tillexempel högflexibla konstantarörelser (släpkedjor eller vridning).Kablarna är utformade för att klaraindustriella miljöer i både kapslatoch okapslat område. För typ Aoch B är PROFINET komponentmodellanvändbar utan restriktioner.För typ C måste man ta hänsyntill restriktionerna för den aktuellaprodukten.KopparFiberoptikBild 19.2: PROFINET har ett sortiment av industriella kontakter.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 41

Typerna A och B följer komponentegenskapernaför Category 5 förhorisontella kablar. Den storaledararean (AWG 22) tillåterkabellängder upp till 100 m.Tack vare sin elektriska isolation ärfiberoptiska kablar för dataöverföringspeciellt lämpliga om det ärsvårt att potentialutjämna mellanolika områden i en anläggning.Optiska fibrer har också fördelarjämfört med koppar där det finnsextrema EMC förhållanden.19.7 KontakterBeroende av topologin har 24 Vkontakter delats upp i två strömförsörjningsklasser.Linjetopologi:Push-pull-kontakterEn push-pull kontakt harspecificerats för att möta kraven påen strömförsörjning i linje med dentyska bilindustrins krav. Dennapush-pull-kontakt innehåller en 4-pinnarsinsats plus jord. Här kanupp till 5 ledare anslutas med fjäderinkopplingi fält. Maximal ledarareaär 2,5 mm². Kontakten ärdimensionerad för upp till 16 A.Med denna höga strömkapacitetkan man bygga långa linjestrukturer,exempelvis kan ett stort antalenheter strömförsörjas längs enlång transportlina via T-kopplingar.7/8" kontakterEtt alternativ till push-pull-kontakterär en 7/8" kontakt.HybridkontakterEn 3 A hybridkontakt i RJ45 utförandeger hybridmatning till enheterna.För detta har den 4 extraströmförsörjningskontakter för 16Aförutom RJ45-insatsen. Dessa kontakteranvänds för två separatakretsar.Stjärntopologi:M12 kontaktEnligt PI-specifikationen kan A-kodade M12-kontakter användasför att enskilda enheter i en stjärntopologi.Den är begränsad till enkrets och en ström på 4 A.400 V kraftförsörjningskontakterEn kontakt med hög strömkapacitethar tagits fram för att skapa enkraftförsörjningsbuss. För 400Vförsörjninganvänder PROFINETden internationellt standardiseradekraftförsörjningsbussen enligt ISO23570-3.19.8 NätverkskomponenterPROFINET enheter är sammankopplademed aktiva nätverkskomponenter,t.ex. switchar, som lämpligenär integrerad i fältenheterna.Specifikationen för nätverkskomponenternagaranterar en enkel installation.Eftersom PROFINETkomponenterstöder autocrossoveroch autonegotiation kan överföringskablarprefabriceras medsamma pinnkonfiguration i bådaändar.När data överförs med kopparkablarär den maximala segmentlängdenmellan två noder (fältenhetereller switchar) 100 m. Medfiberoptiska kablar kan man nå upptill 14 km.19.9 PROFINET installationPROFINET installationsguide hjälperinstallatörer av PROFINETkablageoch ger praktisk hjälp föratt underlätta ett professionellt utförande.Informationen presenteraspå ett mycket tydligt sätt ochillustreras med bilder. Därför behövsinga förkunskaper om PROFI-NET-installation.Kombinationen av dessa enklariktlinjer och PROFINET's komponentmodellger en optimerat enkelinstallation med ett minimaltplaneringsbehov.19.10 Industriellt trådlöskommunikationFördelarna med trådlös dataöverföringutnyttjas mer och mer i industrin.Flexibiliteten och rörligheten itrådlösa nätverks infrastruktur möjliggöräven helt nya lösningar därelektriska kablar inte kan användas,eller endast i begränsad omfattning,på grund av mekaniska inskränkningar,säkerhetsbestämmelsereller andra miljökrav. Applikationsområdetinkluderar rörligasystemdelars integration i infrastrukturenför kommunikationeneller anslutningen av svåråtkomligagivare, men även mobila operatörer,övervakning, förarlösa transportsystemoch liknande.PROFINET möjliggör kommunikationöver sådana trådlösa kommunikationsnätverk.PROFINET kanhantera olika radiotekniker för ettbrett spektra av applikationer, varoch en med specifika parametrarvad gäller överföringshastighet,räckvidd, antal noder och liknande.För detta finns profiler definieradeför varje teknik som beskriver hurintegrationen i PROFINET skallgöras, vilken topologi ochprestanda som kan uppnås medrespektive teknik och vilkagränsvärden som gäller till exempelur säkerhetssynpunkt.Vad gäller industriella trådlösaprofiler så använder PROFINETWLAN och Bluetooth enligt standardernaIEEE 802.11 respektive812.15.42 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

20. PROFINET IOteknologi ochcertifieringPROFINET är standardiserat i IEC61158. Det är på den grunden somenheter i industriella anläggningarkan kopplas samman i nätverk ochutbyta data utan fel. Lämpliga kvalitetssäkrandeåtgärder behöver vidtagasför att garantera interoperabiliteti automationssystemen. Därförhar PI infört en certifieringsprocessi vilken PI utfärdar certifikatför PROFINET-enheter baseratpå testrapporter enligt DIN ISO9001 utförda av ackrediteradetestlaboratorier. För PROFIBUSfältenheter är certifieringen inte obligatorisk.Detta har ändrats förPROFINET så att alla fältenhetersom bär namnet PROFINET måstevara certifierade. Detta mot bakgrundav erfarenheterna från 15 årmed PROFIBUS. Den visar att detkrävs en mycket hög kvalitetsstandardför att skydda automationssystem,anläggningsbyggare ochtillverkare av fältenheter.20.1 TeknologisupportTillverkare som vill utveckla ettinterface för PROFINET IO kanvälja att göra detta baserat på existerandestyrkretsar för Ethernet.Alternativt tar man hjälp av någotav de många PI medlemsföretagsom erbjuder snabb utveckling avPROFINET IO interface baserat påbeprövade teknologikomponenter.Support från första börjanFör att underlätta för tillverkare attta fram interface för PROFINET IOerbjuder PROFINET kompetenscentraoch PI medlemsföretag ettfullt sortiment av basteknologi förPROFINET IO (utvecklingsteknologi).Konsulttjänster och speciellakurser för utvecklare finns också.Innan man startar ett utvecklingsprojektför PROFINET IO bör manalltid göra en utvärdering om enintern utveckling av PROFINET IOenheter är den kostnadseffektivavägen eller om redan färdiga kommunikationsmodulerkan fylla behovet.Oberoende av hur den tekniskaimplementeringen av kommunikationsinterfaceti fältenheten skerfinns det tjänster för PROFINET urperspektivet "time to market“,utvecklingsrisker och kärnkompetens.Detaljerad information finns ibroschyren “PROFINET Technology– The Easy Way to PROFI-NET“ som kan laddas ner frånwww.profinet.comTestsupport för utvecklingFreeware verktyget Wireshark lämparsig för att fånga Ethernettelegram.Detta verktyg tolkar bådestandard Ethernettelegram ochdatagrupperna i PROFINET telegram.Mjukvaran visar väsentligadata i ett lättläsligt format på displayen.PROFINET fältenheter ansluts viaswitchar. Fördelen med det är attendast de transportvägar användssom telegrammen behöver.För teständamål är denna fördelemellertid en nackdel eftersom närtelegrammen kommer till en switchså visas bara de som också ärdefinierade för det anslutna testverktyget.Därför måste bussmonitornWireshark vara ansluten tillnätverket via en hub, TAP ellerMirror Port. Detta gör att man kanfånga upp telegram i båda riktningarna.IntegreradswitchIO-ControllerHub, TAPellerMirror Port20.2 CertifieringstestEn certifieringstest är en standardiseradtestprocedur som genomförsav specialister vars kunskaperständigt hålls aktuella och somentydigt kan tolka de relevantastandarderna. Testförfarandet ärbindande beskrivet i en testspecifikationför varje laboratorium. Testenutförs som så kallade black boxtest där testaren är den förstaegentliga användaren.Certifierade enheter garanteraröver hela världen konformitet för enPROFINET produkt i en anläggningmed noder från olika tillverkare.Alla de olika testen som genomförsi ett certifieringstest är fältorienteradeoch speglar industriell miljö.Endast situationer som kan förväntasuppkomma i daglig drift i någonanläggning testas. Detta ger allaanvändare högsta möjliga säkerhetnär de använder sina fältenheter iett system. I de flesta fall kan ettsystems dynamiska egenskapersimuleras i testlaboratoriet.För anläggningen och operatörerbetyder användandet av certifieradeprodukter tidsbesparingaroch stabil drift under hela servicelivslängden.De kräver därför certifikati överensstämmelse med respektivekonformitetsklass för defältenheter de använder.IntegreradswitchIO-DevicesBild 20.1: Testuppkoppling för att fånga Ethernettelegram.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 43

Den välbeprövade modellen förPROFIBUS har också anammatsför PROFINET IO. Hela uppförandethos en fältenhet beskrivs i formav tillståndsmaskiner. Denna uppdelninggör att varje tillverkare avgrundläggande komponenter kanskapa sin egen mjukvarustack sominnehåller några eller alla basfunktionernaför PROFINET IO (RT,IRT). Under utvecklingen avPROFINET fältenheter kan användarendra fördel av mjukvarustackaroch standard EthernetASICs, vilket väsentligt underlättarutvecklingsprocessen. På sammasätt måste certifieringtesten utformasolika och följa konformitetsklasserna.Funktionellt innehåll i en certifieringFunktionaliteten för PROFINET IOär indelad i så kallade konformitetsklasserför att få ett klart definieratminsta omfattning av funktioner ivarje system. Tillverkaren indikerari GSD-filen vilken konformitetsklasssom stöds. Förutom de olika funktionernasom anges av konformitetsklassenfinns det grundläggandetest som varje fältenhetmåste stödja, till exempel:• Grundläggande hårdvarutest,inklusive kontroll av autocrossover,autonegotiationVägen till PROFINET certifieringFör PROFINET måste alla fältenhetercertifieras. Certifieringen görsenligt följande schema:Tillverkaren utvecklar en PROFI-NET enhet och skapar erforderligGSD-fil.Tillverkaren ansöker om ett VendorID från PI (behövs bara för PROFI-NET IO). Detta behöver man baragöra en gång eftersom sammaVendor ID gäller för alla produkterfrån en tillverkare.Produktsom testasTillverkaren registrerar sig för ettcertifieringstest hos ett testlaboratoriumcertifierat för PROFINET(PITL) genom att sända in en kompletttestansökan. Tillverkarenmåste i förväg kontrollera om detutvalda testlaboratoriet erbjuder detbehövliga testet.När testet är utfört får beställarenen testrapport.Om testresultatet är positivt ansökersedan tillverkaren om ett certifikatfrån PI.• Uppstartsegenskaper, felfrittspänningstillslag, adresstilldelning• Inläsning och test av GSD-fil,test med en IO-Controller, nerladdning• IO-Device test, med och utanIO-Supervisor• Test av IO-Device med tvåIOControllers• Interoperabilitetstest; interaktionmed andra IO-enheter• Triggning av diagnostik ochlarm, standardfel (avstängning/påslagav nätverk vid IOenhetenrespektive IO-Controller,urtagning/insättning avmoduler)• Omfattande test av negativ påverkan• BelastningstestTestförfarande itestlaboratoriumNejOK ?JaCertifieringhos PIBild 20.2: Schema för PROFINET certifieringen.• Kontroll av EMC-test44 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

21. PI – organisationenFör dess underhåll, kontinuerligautveckling och marknadsföringbehöver en öppen teknologi enföretagsoberoende organisationsom en arbetsplattform. Av deskälen grundades PROFIBUS Nutzerorganisatione.V. (PNO) år 1989som en ideell intressegrupp. Dengrundades av tillverkare, användareoch institutioner. PNO är numedlem av PROFIBUS&PROFI-NET International (PI), en internationellparaplyorganisation som bildades1995. Med mer än 25regionala PROFIBUS/PROFINETföreningar (RPA) och mer än 1400medlemmar, bland annat USA,Kina och Japan, utgör PI världensstörsta intressegemenskap inomindustriell kommunikation. Deregionala organisationerna, RPA,ordnar mässor och seminarier ochser till att nya krav från marknadenleder till vidareutveckling.21.1 UppgifterPI huvudsakliga uppgifter är:• Underhåll och vidareutvecklingav PROFIBUS och PROFINETteknologier• Främja och sprida användningenav teknologierna överhela världensom ofta kommer från mycket olikaindustrier, skapar väsentliga synergieffekteroch ett utbrett informationsutbyte.Detta leder till innovativalösningar, effektivt utnyttjandeav resurser och slutligen tillkonkurrensfördelar på marknaden.21.3 Organisation förteknisk utvecklingTeknologiutvecklande aktiviteterstyrs av rådsförsamlingen ("AdvisoryBoard"). Utvecklingsteamet ärorganiserat i tekniska kommittéer(TC) med mer än 50 permanentaarbetsgrupper (working groups,WG). Det finns också ett varieratantal av ad-hoc WG som tar sig anspeciella ämnen under en begränsadtid. WG utvecklar nya specifikationeroch profiler, har tillsynöver kvalitetsarbetet och standardisering,deltar i standardiseringskommittéeroch organiserar marknadsaktiviteter(utställningar, presentationer)för att sprida teknologierna.PI Support Center koordineraralla aktiviteter. Mer än 500experter deltar i arbetsgruppernaför utveckling och spridning avPROFIBUS och PROFINET.Uppdelningen i mer än 50 WG göratt utvecklingsarbetet blir mycketeffektivt eftersom de kan koncentrerasig på speciella uppgifterrespektive industrier. Alla medlemmarfår delta i arbetsgruppernaoch kan därmed påverka vidareutvecklingenav tekniken. Alla nyaresultat presenteras för medlemmarnaför kommentarer innan defrisläpps av "Advisory Board".21.4 Teknisk support• Skydda användares och tillverkaresinvesteringar genomatt påverka standardiseringen• Representera medlemmarnasintresse i standardiseringskommittéeroch organisationer• Världsomfattande teknisk supportgenom PI Kompetenscentra(PICC)• Kvalitetssäkring genom produktcertifiering.21.2 MedlemskapMedlemskap är organiserat regional.Det är öppet för alla företag,organisationer, institutioner ochpersoner som vill delta konstruktivtför utvecklingen och spridningen avPROFIBUS och PROFINET teknologierna.De samlade erfarenheternafrån dess medlemmar,PI (PROFIBUS & PROFINET International)RegionalaPIorganisationerTeknologierPI supportar mer än 35 kompetenscentra(Competence Centers,PICC) och mer än 15 utbildningscentra(Training Centers, PITC)och har ackrediterat 10 testlaboratorierför certifieringsarbete(Test Laboratories, PITL). Dessatillhandahåller rådgivning, utbildningoch supportar användare ochtillverkare på många olika sätt samtutför tester för certifiering. Som PIinrättningar är de tillverkarneutralaserviceföretag och följer gemensamtöverenskomna regler ochbestämmelser. Deras lämplighetkontrolleras regelbundet med hjälpav en ackrediteringsprocess anpassadför respektive grupp.Aktuella adresser finns på hemsidan.PIKompetenscentraPITestlaboratorierPIUtbildningscentraFältbussbaseradAutomationsteknologiEthernet baseradAutomationsteknologiProxyteknologiBild 21.1: PROFIBUS & PROFINET International (PI) tillhandahållersupport över hela världen.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 45

21.5 DokumentationPI har tagit fram ett brett sortimentav dokumentation till stöd föranvändare och tillverkare. Dessafinns på engelska, tyska och imånga fall även på lokala språk.Se till exempel www.profibus.se försvensk dokumentation.PROFINET StandardInnehåller specifikation förPROFINET CBA och PROFINETIO, tillsammans med ett urval avannan dokumentation som GSDMLenhetsbeskrivningar för PROFINETIO.PROFINET GuiderInnehåller specifikationer förimplementering, testprocedurer ochinstallation.PROFINET ProfilerOmfattar de godkända profilspecifikationerna.Man skiljer här påbranchspecifika och allmänna applikationsprofiler.Broschyrer och böckerViktiga ämnen presenteras ibroschyrer för marknadsföring. Detfinns flera broschyrer speciellt förPROFINET.Dokumenten kan laddas ner frånwww.profinet.com. De kan ocksåbeställas på CD och i vissa fall itryckt form. En lista på aktuelladokument finns på hemsidan.Boken "Industrial Communicationwith PROFINET“ kan beställas onlinepå www.profibus.se likasommånga andra dokument inklusivede svenska systembeskrivningarnai tryckt form.21.6 WebbsidaPI sköter en gemensam hemsidapå engelska för både PROFIBUSoch PROFINET.(www.profibus.com ochwww.profinet.com).De lokala organisationerna, RPA,har dessutom egna hemsidor påderas eget språk. Dessa kan mannå via PI:s hemsida. Den svenskahemsidan når man dessutom direktpå www.profibus.se ellerwww.profinet.se.Dessa lokala hemsidor presenteraraktuella ämnen/evenemang, nyheteroch pressreleaser, informationom teknologin, applikationsrapportersamt ger medlemmarna möjlighetatt utan kostnad ladda ner allatekniska och marnadsdokument.Det finns två öppna forum, PROFI-BUS respektive PROFINET, fördiskussion av tekniska frågor.Produktkatalogen för PROFIBUSoch PROFINET ger en utmärktöverblick av kapaciteten hosmedlemsföretagen.46 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

22. OrdlistaAR Application Relation Logisk applikationsrelation mellan två noder, kan inkludera eneller flera kommunikationsrelationer.Client/ServerPrincipen för etableringenav förbindelserDen nätverksnod som öppnar förbindelsen kallas klient ochservern är den nod för vilken förbindelsen etableras.CR Communication Relation Logisk kommunikationsrelation (kanal) mellan två noder somhanteras med ett speciellt protokoll.DCPDHCPERPEthernetEthertypeFörbindelseeditorGatewayDiscovery and BasicConfigurationDynamic Host ConfigurationProtocolEnterprise RessourcePlanningSkyddat varumärke. TillhörXeroxDefinierar tilldelningen av IP parametrar med hjälp avtillverkarspecifika konfigurations-/programmeringsverktyg ellervid systemövergripande konfigurering till exempel medPROFINET förbindelseeditor.De facto standard för dynamisk tilldelning och administrering avIP-adresser ur ett fördefinierat område.Överordnad produktionsplanering och uppföljningEthernet är standardiserat och beskriver det fysiska och datalänknivån i ett nätverk.Komponent i ett Ethernettelegram som anger protokolltypen.IEEE tilldelar Ethertyper och de är unika kriterier för att skilja påEthernetprotokoll. PROFINET, RT kommunikation i ett nätverkidentifieras med Ethertype 0x8892.Tillverkaroberoende konfigureringsverktyg för konfigurering avsystemövergripande applikationer. Förbindelseeditornsammankopplar de olika distribuerade applikationerna med ettgrafiskt verktyg.Förbindelse mellan två nätverk med olika mjuk- och hårdvaraGSDGSDMLGeneral StationDescriptionGeneral StationDescriptionMarkup LanguageEn GSD (General Station Description) innehåller GSDMLbaseradbeskrivning av I/O-enhetens karakteristika, somkommunikationsparametrar och nummer, typ, konfigurationsdata,parametrar och diagnostikinformation för moduler.GSDML är XML-språket som används för att skapa en GSD-filför PROFINET IO-enheter.HMI Human Machine Interface Operatörsinterface för styrning och övervakningHTMLHTTPI&MFunktionerIO-ControllerHypertext MarkupLanguageHypertext TransferProtocolIdentification andMaintenance FunctionsDokumentspråk vanligt på InternetApplikationsprotokoll som används på Internet.I&M funktioner är allmän information om enheter, som tillverkare,version, beställningsdata mm.Enhet (normalt ett styrsystem) som initierar I/O-datatrafiken.IO-Device IO-enhet Decentralt placerad fältenhet som tilldelats till en IO-Controller.IOSupervisorProgrammeringsenhet/PC med drifttagnings- ochdiagnostikfunktionalitet för PROFINET IO.IRT Isochronous Real-Time Isokron realtidskanal för speciellt noggranna krav, till exempelmotion control applikationer (klocksynkrona applikationer). Närdet implementeras i hårdvara kan man uppnå uppdateringarunder 1ms med en noggrannhet under 1 μs.Komponent PROFINET Komponent Mjukvarurepresentation av en teknologisk modul med definieradefunktioner. Ett automationssystem består av olikaPROFINET-komponenter, som i allmänhet innehåller tekniskafunktioner från en maskin eller enhet.PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 47

KomponentgeneratorMAC AdressMESObjektOLEComponent GeneratorMedia Access ControlAddressManufacturing ExecutionSystemObject Linking andEmbeddingFunktionell utökning av ett tillverkarspecifikt konfigurationsverktygför att generera XML-baserad PCD (PROFINET ComponentDescription.Också kallad Ethernet adress; används för att identifiera enEthernet nod. Ethernet adressen har en längd på 6 byte ocherhålls från IEEEEn grupp av funktioner för att utföra produktionsstyrning ochkvalitetsuppföljning.Informationsbox med ändringsbar temporär status och för vilkenreaktionen på inkommande telegram är definierad.Mekanism för generering och editering av dokument innehållandeobjekt skapade av olika applikationer.OPC OLE for Process Control Allmänt accepterat interface från 1996 för utbyte av data mellanWindowsbaserade applikationer inom automation.PCDPROFINETComponentEditorPROFINET ComponentDescriptionXML-baserad fil innehållande information om PROFINETkomponenternas funktioner och objekt.Fristående verktyg för att generera XML-baserade PCD-filer(PROFINET Component Description), finns för nerladdning påwww.profibus.comProxyEtt objekt i objektmodellen som representerar en fältenhet elleren grupp av fältenheter ur PROFINET's perspektiv. Proxynrepresenterar, på Ethernet, en eller flera PROFIBUS-enheter.RPC Remote Procedure Call Beskriver ett interface som gör att program på externa enheterkan anropasRT Realtid Realtidskanal för överföring av tidskritiska processdata i ettproduktionssystem oftast i fabriksautomation. Kanimplementeras som mjukvara baserat på befintligaEthernetkretsar.Runtime I drift Beteckning på status för ett system "i drift" till skillnad frånstatusen under konfigurering (during engineering).SNMPSwitchteknologiTCPSimple NetworkManagementProtocolTransmission ControlProtocol/Internet ProtocolEtt TCP/IP-baserat kommunikationsprotokoll för underhåll ochövervakning av nätverkskomponenter.Teknologi för segmentering av ett Ethernetnätverk i olikaundernät för att undvika kollisioner och bättre kunna utnyttjabandbredden.Kommunikationsprotokoll för överföring av data mellan olikalokala nätverk. TCP är förbindelseorienterat och används för attkommunicera på Internet. TCP används i allmänhet tillsammanmed IP (TCP/IP).UDP User Datagram Protocol Transportprotokoll med broadcast karakteristik lämpligt föröverföring av tidskritiska I/O-data.VLAN Tag Virtual local network För prioriterad kommunikation av RT data sätts en VLAN-tag inmed prioritetsnivå för telegrammet för att åstadkommaprioriterad vidarebefordran i switcharna.XMLExtensible MarkupDefinition av en strukturerad databeskrivningLanguage.Mer information och PROFIBUS/PROFINET dokumentation, profiler,och PROFINET runtime mjukvara, finns på www.profinet.com.48 PROFINET Systembeskrivning, Version April 2009

PROFINETSystembeskrivningVersion april 2009Beställningsnummer 4.132.SEUtgivarePROFIBUS Nutzerorganisation e.V. PNOPROFIBUS i Sverige, PiSHaid und Neu-Str. 7 Box 25276313 Karlsruhe 281 23 HÄSSLEHOLMTysklandSwedenTel.: +49 (0)721 / 96 58 590 Tel.: +46 (0)451 74 44 00Fax: +49 (0)721 / 96 58 589 Fax: +46 (0)451 898 33info@profibus.comkansli@profibus.seAvsägning av ansvarPNO/PiS har undersökt innehållet i denna broschyr noggrant. Trots det kan inte fel uteslutas.PNO/PiS avsäger sig allt ansvar oberoende av orsak. Data i denna broschyr kontrolleras emellertidperiodiskt. Nödvändiga korrigeringar kommer att införas i kommande versioner.Vi tar tacksamt emot förslag till förbättringar.Termer som används i denna broschyr kan vara varumärken och användning av tredje part oberoende avändamålet kan strida mot ägarens rättigheter.Denna broschyr är inte en ersättning av standard IEC 61784-3-3 och de tillhörande PROFIBUS och PROFINETguiderna och specifikationerna. I tveksamma fall har dessa dokument företräde.© Copyright by PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. 2009. All rights reserved.

Australia & New Zealand PROFIBUS UserGroupMr. John Immelman PO Box 797 North RydeBusiness CentreNSW 1670 North RydePhone:+61 2 88 77 70 07 Fax: +61 2 88 77 70 99australia@profibus.comPROFIBUS NutzerorganisationMr. Peter Wenzel Haid-und-Neu-Str. 776131 Karlsruhe, GermanyPhone:+49 721 96 58 590 Fax: +49 721 9658 589 germany@profibus.comPROFIBUS PolskaMr. Dariusz Germanek ul. Konarskiego 1844-100Gliwice Phone: +48 32 37 13 65 Fax: +48 32 3726 80 poland@profibus.comPROFIBUS BelgiumMr. Herman LoogheAugustReyerslaan 801030 BrusselsPhone: +32 27 06 80 00Fax: +32 27 06 80 09 belgium@profibus.comAss. PROFIBUS Brazilc/o SMAR Equip. Inds. Ltda.Mr. Cesar CassiolatoAv. Antonio Paschoal, 1945Centro 14160-500 Sert„ozinho - SPPhone: +55 16 3946 3519Fax: +55 16 3946 3595brazil@profibus.comChinese PROFIBUS User Organisationc/o China Ass. for Mechatronics Technology andApplicationsMr. Tang Jiyang1Jiaochangkou Street Deshengmenwai100011 BeijingPhone: +86 10 62 02 92 18Fax: +86 10 62 01 78 73china@profibus.comPROFIBUS IrelandUniversity of LimerickMr. Hassan KaghazchiAutomation Research Centre NationalTechnology Park - PlasseyLimerickTel.: +353 61 20 21 07Fax: +353 61 20 25 82ireland@profibus.comPROFIBUS Network ItaliaMr. Maurizio GhizzoniVia Branze, 3825123 BresciaPhone: +39 030 3 38 40 30Fax: +39 030 39 69 99pni@profibus.comJapanese PROFIBUS OrganisationMr. Shinichi MotoyoshiTakanawaPark Tower 3-20-14 Higashi-Gotanda,Shinagawa-kuTokyo 141-8641Phone: +81 3 54 23 86 28Fax: +81 3 54 23 87 34japan@profibus.comPROFIBUS User Org. Russiac/o Vera + AssociationMrs. Olga SinenkoNikitinskaya str, 3105037 Moscow, RussiaPhone: +7 09 57 42 68 28Fax: +7 09 57 42 68 29russia@profibus.comPROFIBUS SlovakiaMr. Igor BelaiSlovak Technical UniversityDept. of Autom.KAR FEI STUIlkovièova 3812 19 BratislavaPhone: +421 2 60 29 14 11Fax: +421 2 65 42 90 51slovakia@profibus.comPROFIBUS Association South East AsiaMr. Volker Schulz60 MacPherson Road, 4th FloorSingapore 348615Tel: +65 64 90 64 00Fax: +65 64 90 64 01southeastasia@profibus.comPROFIBUS Association Czech RepublicMr. Zdenek HanzalekKarlovo nam. 1312135 PraguePhone: +420 2 24 35 76 10Fax: +420 2 24 35 76 10czechrepublic@profibus.comKorea PROFIBUS AssociationMr. Cha Young-Sik#812, Seocho Platinum 1445-13Seocho-dong, Seocho-guSeoul 137-866, KoreaPhone: +82 25 23 51 43Fax: +82 25 23 51 49korea@profibus.comPROFIBUS User Organisation SouthernAfricaMr. Dieter Dilchert51 Brunton Circle1645 ModderfonteinPhone: +27 11 2 01 32 03Fax: +27 11 6 09 32 04southernafrica@profibus.comPROFIBUS DenmarkMr. Kim HusmerJydebjergvej 12A3230 GraestedPhone: +45 40 78 96 36Fax: +45 44 97 77 36denmark@profibus.comPROFIBUS Finlandc/o AEL AutomaatioMr. Taisto KaijanenKaarnatie 400410 HelsinkiPhone: +35 8 95 30 72 59Fax: +35 8 95 30 73 60finland@profibus.comFrance PROFIBUSMrs. ChristianeBigot4, rue des Colonels Renard75017 ParisPhone: +33 1 42 83 79 13Fax: +33 1 42 83 79 13france@profibus.comPROFIBUS User OrganisationU.A.E.Mr. S.C. SanuP.O. Box. 123759 Unit No. 424, AlDiyafah Building Al-Diyafah Street,SatwaDubai , United Arab EmiratesTel.: +971 4 398 2760Fax: +971 4 398 2761middle.east@profibus.comPROFIBUS Nederlandc/o FHIMr. Dolf van EendenburgP.O. Box 20993800 CB AmersfoortPhone: +31 33 4 69 05 07Fax: +31 33 4 61 66 38netherlands@profibus.comPROFIBUS User OrganisationNorwayc/o Festo ABMr. Ivar SorlieØstensjøveien 270661 Oslo NORWAYPhone: +47 90 98 86 40Fax: +47 90 40 55 09norway@profibus.comPROFIBUS i SverigeMr. Lars H LarssonKommandörsgatan 328135 HässleholmPhone: +46 8 7281195Fax: +46 45 18 98 33sweden@profibus.comPROFIBUS SchweizMrs. Karin BeyelerKreuzfeldweg94562 BiberistPhone: +41 32 6 72 03 25Fax: +41 32 6 72 03 26switzerland@profibus.comThe PROFIBUS GroupMr. Bob Squirrell92 Chessington RoadWest Ewell Epsom, Surrey, KT19 9RUPhone: +44 20 78 71 74 13Fax: +44 870 1 41 73 78uk@profibus.comPTOMr. Michael J. Bryant16101 N. 82nd Street, Suite 3BScottsdale, AZ 85260 USAPhone: +1 48 04 83 24 56Fax: +1 48 04 83 72 02usa@profibus.comMer information:www.profibus.comwww.profinet.comPROFIBUS Nutzerorganisation e.V.PROFIBUS & PROFINET International Support CenterHaid-und-Neu-Str. 7, 76131 Karlsruhe/GermanyPhone +49 721 96 58 590, Fax +49 721 96 58 589info@profibus.com© Copyright by PNO 04/09 – all rights re served, PNO-4.132