Petrolchimico. Alimentare. Milano, 29 novembre 2012!

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1 Petrolchimico Alimentare Milano, 29 novembre 2012!

2 Micaela Caserza Magro GFCC s.r.l. PROFIBUS e PROFINET: una soluzione di continuità nelle applicazioni di processo

3 2 Dispositivi di misura e controllo Pressione, temperatura, portata, posizionatori, drivers,etc Tempi di esecuzione dei loop 250 ms Prestazioni non time-critical Uso in aree classificate Installazione semplice e low cost Alimentazione sullo stesso cavo di segnale Riduzione dei costi Possibilità di accesso da remoto Assett Management

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5 4 LIVELLI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Connessione Fisico FUNZIONI Meccanismo comune utile alle applicazioni distribuite significato delle informazioni scambiate Formato delle informazioni scambiate: struttura, sintassi, codifica Sincronizzazione e gestione del dialogo Mezzo di trasporto dell informazione tra sistemi differenti indipendentemente dalle reti realmente utilizzate Instradamento delle informazioni attraverso la rete per moduli non direttamente connessi Trasferimento affidabile dell informazione Interfaccia meccanica e elettrica per lo scambio dei segnali portanti l informazione INTRODUZIONE

6 5 Livello di Fabbrica TCP/IP Livello macchina Tasks complesse, molti dati PLC Ethernet PC Coupler DP/PA Veloce, pochi dati HMI PROFIBUS DP/FMS Controllori PROFIBUS DP PROFIBUS PA Ex Livello campo Sensori Azionamenti Variatori I/O Valvole Trasmettitori I/O

7 6 Mezzo fisico RS 485 Rame Fibra ottica MAC Master/slave Comunicazione ciclica Scambio dati di controllo da master e slave Ogni slave è legato ad un solo master Comunicazione aciclica Scambio dati di configurazione Dati diagnostici

8 7 Mezzo fisico MBP - IS Rame MAC Master/slave Comunicazione ciclica Scambio dati di controllo da master e slave Ogni slave è legato ad un solo master Comunicazione aciclica Scambio dati di configurazione Dati diagnostici

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10 9 Lo scopo di un coupler è quello di riunire sulla stessa rete DP uno più segmenti di rete Profibus PA Il coupler è trasparente rispetto alla comunicazione. Questo significa che il protocollo è trasferito immutato e non è necessario configurare il segment coupler Il coupler impone un baudrate fisso anche per la rete Profibus DP a cui di va collegare. Quindi anche la strumentazione DP si trova a lavorare ad un baudrate basso Una rete DP può supportare tanti DP/PA coupler quanti sono necessari per coprire il numero massimo di indirizzi liberi (123)

11 10 Lo scopo di un coupler è quello di riunire sulla stessa rete DP uno più segmenti di rete Profibus PA Il link è un elemento della rete Profibus DP, quindi ha un indirizzo sulla rete DP Il link raggruppa in un un unico dispositivo equivalente tutti gli strumenti PA ad esso collegati L utilizzo del link permette di esercire la rete Profibus DP al baudrate massimo

12 11 Le topologie ammesse in Profibus PA sono le stelle ed i bus lineari

13 12 Lunghezza max 1900 m No. Max di sdispositivi 31 Junction box: aumentano la lunghezza Protezione segmento: device per limitazione di corrente Alta flessibilità di rete

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17 16 La ridondanza ad anello è possibile grazie all introduzione di AFS (Active Field Splitter) e di AFD (Active Field Distributors) Il gestire una ridondanza ad anello permette di ridurre i fermi perun guasto sul bus La ridondanza può essere ottenuta in vari modi, in particolare due: Ridondanza del coupler, per mezzo di AFS, il cui compito è quello di fare uno switch sul coupler di back-up in caso di fault del coupler principale Si può anche avere una ridondanza del bus di comunicazione. In questo caso gli AFD collegano gli strumenti al bus. Sia gli AFD sia il coupler sono dotati di terminazioni di bus automatiche, che vengono inserite in caso di guasto sul cavo e riconfigurazione automatica della rete

18 17 Garantire l integrazione delle funzionalità del dispositivo lungo tutta la vita del dispositivo Semplificare l integrazione del dispositivo Permettere di gestire l innovazione lungo tutta la vita dell impianto senza dover «stravolgere» l impianto

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22 21 I dispositivi Profibus PA trasferiscono ciclicamente, assieme al valore di processo, un «value status» che contiene informazioni facilmente interpretabili. Il «value status» è categorizzato in 6 classi come specificato da NAMUR NE 107

23 22 Lo status viene inviato alla stazione di manutenzione ed alla stazione operatore, dove il segnale viene interpretato. La visualizzazione viene fatta utilizzando i simboli definiti dalla NAMUR

24 PROFINET TECNOLOGIA

25 24 ERP MES Control Level Field Level Stesso fieldbus per l intero sistema. Dal ERP alla produzione

26 Profinete una soluzione scalabile 25 Mezzo di comunicazione omogeneo Comunicazione realt-time scalabile fino all isocrono Apertura ai servizi IT e TCP/IP senza restrizioni sulla stessa rete Integrazione anche del profilo per Process Automation Internet Automation Motion Control IT services RT <100ms <10ms <1ms TCP/IP IRT è real-time Ethernet

27 REAL TIME E TCP/UDP/IP 26 PC Internet Explorer PROFINET IO Device HTTP SNMP Socket TCP / UDP IP Real Time RT IRT PROFINET IO Device Ethernet PC SNMP Sensore API PROFINET IO controller

28 DEVICES PROFINET IO: STAZIONI 27 PROFINET IO-Controller (PLC, ) PROFINET IO-Supervisor (Tool di program., PC, ) Programma utente Con accesso agli I/O Parametrizzazione e diagnostica Ethernet Configurazione Dati di processo Allarmi Diagnostica Stati / controllo Paramétrizzazione PROFINET IO-Device (Device di campo, ) Lettura / Scrittura degli I/O PROFINET funziona secondo il modello Producer / Consumer

29 INDUSTRIAL ETHERNET - TOPOLOGIE Può essere utilizzata qualsiasi tecnologia Topologia ad anello per assicurare maggiore disponibilità Strutture lineari per minimizzare i costi di cablaggio 28 Anello Lineare Ad albero Stella Nutzen: Strutture di rete ottimizzate per ridurre i costi applicativi

30 29 INTEGRAZIONE PROFIBUS PA E PROFINET

31 PROFINET in Process Automation 30 DCS ERP MES Ethernet backbone Scambio dati a livello di impianto tracampo, DCS e livello IT Integrazione di fieldbus diversi attraverso i proxy PROFIBUS DP PROFIBUS PA PROFINET HART FF H1 PROFINET PROXY

32 Il concetto di Proxy la chiave di integrazione 31 Engineering system PROFINET Proxy 1 SPS IO Proxy 2 Fieldbus 1 Fieldbus 2 Il proxy mi permette di rappresentare un sistema filedbus in un sistema Ethernet-based È un IO Device per la rete PROFINET ed è un master per l altra rete fieldbus

33 Il device model per PROFINET IO 32 Un device PROFINET ha una struttura modulare che contiene slots e subslots. Uno slot/subslot può contenere un modulo/submodulo Il subslot è un elemento indirizzabile. Slot 0 è rappresentativo del device, Subslot 0 è rappresentativo per il modulo. PROFINET IO device Slot 0 Virtual IO device Virtuelles IO-Device Slot 1 Slot 2 Slot n PN Subslot 0 Subslot 0 Subslot 0 Subslot 0 Subslot 1 Subslot 2 Subslot 2 Subslot 2 Subslot n Subslot n Subslot n Subslot n

34 Integrazione di Fieldbus in PROFINET Scenari 33 PROFINET P Proxy Fieldbus Modular illustration Physical device D Device P D D Compact illustration P Logic device 1 Physical device Logic device 2 Logic device 3 Tutti i device fieldbus sono un modulo all interno del proxy Transparent illustration Logic device 1 Physical device P D D Logic device 2 Logic device 3 Ogni device fieldbus è un device virtuale PROFINET Logic device 1 Logic device 2 Logic device 3 Ogni filedbus device è un modulo del proxy Ogni modulo fieldbus è un submodule nel proxy

35 Rispetto dei livelli di integrazione Transparent Modular Compact Integrazione nel sistema di engineering I dispositivi fieldbus possono essere acceduti singolarmente Diagnostica precisa Ridotti tempi di update O O O O

36 Fieldbus Funzionamento 35 IO controller IO controller Tool di configurazione PROFINET PROFINET device description (GSDML) PROXY modulo

37 Funzioni chiave per la Process Automation 36 Fieldbus integration Configuration in Run (CiR) DCS DeviceNet DCS PROFIBUS DP Remote I/O Proxy PROFIBUS PA PROFINET HART FF H1 Time sync / time stamping System Master Clock (GPS, DCF77, ) Scalable Redundancy Redundant Controller Backup Primary Controller 1 Controller 2 Controller 3 Backup Clock Master Redundant Network Device Device Proxy Device with redundant connectivity Device with singular connectivity

38 CONCLUDENDO

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