Siemens AG Comunicazione industriale. Brochure Aprile 2011 SIMATIC NET. Answers for industry. Totally Integrated Automation

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1 Comunicazione industriale Brochure Aprile 2011 SIMATIC NET Answers for industry. Totally Integrated Automation 1

2 Totally Integrated Automation Adottate nuovi criteri di produttività per garantirvi vantaggi competitivi durevoli In risposta alla crescente pressione della concorrenza internazionale è oggi più importante che mai sfruttare costantemente tutti i potenziali di ottimizzazione lungo l'intero ciclo di vita di una macchina o di un impianto. I processi ottimizzati consentono una riduzione del Total Cost of Ownership, una diminuzione del Time-to- Market e un miglioramento della qualità. Questo perfetto equilibrio tra qualità, tempo e costi è oggi più che mai il fattore di successo determinante per l'industria. Totally Integrated Automation risponde perfettamente 2 Totally Integrated Automation

3 Contenuto a tutte le esigenze con apertura a standard internazionali e sistemi non-siemens. Con le sue sei caratteristiche di sistema, Totally Integrated Automation supporta l'intero ciclo di vita di una macchina o di un impianto. L'architettura di sistema completa offre soluzioni globali per ogni applicazione di automazione sulla base di una vastissima gamma di prodotti. SIMATIC: automazione più efficiente con tecnica di sistema SIMATIC, un nucleo centrale di Totally Integrated Automation, comprende una molteplicità di prodotti standardizzati, flessibili e scalabili. SIMATIC è oggi il numero uno a livello mondiale nell'automazione. Ciò dipende, non da ultimo, dal fatto che SIMATIC possiede le sei caratteristiche di sistema di Totally Integrated Automation: Engineering Comunicazione Diagnostica Safety Security Robustezza Inoltre SIMATIC si distingue per due ulteriori caratteristiche di sistema: Tecnologia Elevata disponibilità Una caratteristica di sistema essenziale di Totally Integrated Automation è la comunicazione, che vi presentiamo in questa brochure. La base per la comunicazione è costituita dai diversi sistemi di bus con i componenti di rete e le interfacce verso i nodi/partner collegati. Scegliete da questa gamma completa i sistemi di comunicazione e i componenti adatti per realizzare la vostra soluzione. Totally Integrated Automation SIMATIC - Caratteristiche di sistema Introduzione Comunicazione industriale con Totally Integrated Automation Sistemi di bus per l'industria Industrial Ethernet/PROFINET Industrial Ethernet Performance e tecnologie di rete con Industrial Ethernet Infrastruttura di rete PROFINET lo standard Ethernet aperto per l'automazione Industrial Wireless Communication PROFIBUS AS-Interface IO-Link Comunicazione completa Temi e componenti attinenti al sistema Industrial Security & Safety Integrated Comunicazione fail-safe PROFIsafe Comunicazione fail-safe ASIsafe Accoppiamenti tra reti Comunicazione fault-tolerant e ridondanza Collegamento a banca dati Diagnostica Telecontrollo Collegamento a SIMATIC PCS 7 TeleControl e SIMATIC WinCC TeleControl Teleservice (telediagnostica e telemanutenzione) Telemanutenzione con SIMATIC TeleService Teleservice tramite reti basate su IP Dati di pratico utilizzo Apparecchiature e servizi per Industrial Ethernet Processore di comunicazione (CP) e componenti di rete funzioni supportate Interfaccia integrata funzioni supportate Apparecchiature e servizi per PROFIBUS Processore di comunicazione (CP) funzioni supportate Interfaccia integrata funzioni supportate Comunicazione industriale I vantaggi in sintesi Modulo fax Totally Integrated Automation 3

4 SIMATIC Caratteristiche di sistema Panoramica Engineering Elevatissima efficienza di engineering in tutte le fasi del ciclo di vita delle macchine e degli impianti Con SIMATIC vi avvalete di un ambiente di engineering omogeneo. Software efficiente vi supporta lungo l'intero ciclo di vita della vostra macchina o del vostro impianto dalla pianificazione e dalla concezione attraverso la progettazione e la programmazione fino alla messa in servizio, all'esercizio e alla modernizzazione. Il software SIMATIC consente, grazie alla capacità d'integrazione e ad interfacce accordate, una grande coerenza dei dati in tutto il processo di engineering. Con il Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) Siemens ha ridefinito l engineering. Il nuovo ambiente di engineering del TIA Portal riunisce i tool software di automazione SIMATIC STEP 7, SIMATIC WinCC e SINAMICS StartDrive in un unico ambiente di sviluppo. Comunicazione Massima trasparenza dei dati attraverso tutti i livelli di automazione, sulla base di standard comprovati Con SIMATIC create il presupposto per un'omogeneità illimitata nella comunicazione e pertanto per la massima trasparenza attraverso tutti i livelli, dal livello di campo e di comando attraverso il livello di direzione operativa fino al livello di direzione aziendale. SIMATIC si basa su standard internazionali indipendenti dal produttore e combinabili in modo flessibile. PROFINET, lo standard Industrial Ethernet leader nel mercato e PROFIBUS, il bus di campo numero uno al mondo. Diagnostica Minimizzazione dei tempi improduttivi grazie ad efficienti concetti di diagnostica Tutti i prodotti SIMATIC possiedono funzioni diagnostiche integrate con le quali è possibile individuare ed eliminare in modo efficiente un guasto, a garanzia di un'elevata disponibilità di sistema. Per gli impianti di maggiori dimensioni potete avere con la Maintenance Station una vista unitaria delle informazioni rilevanti per la manutenzione di tutti i componenti di automazione. Safety Protezione dell'uomo e della macchina nell'ambito di un sistema globale omogeneo SIMATIC Safety Integrated offre prodotti certificati dal TÜV, semplificando così la conformità alle norme principali: IEC fino a SIL 3, EN ISO fino a PL e nonché EN Grazie all'integrazione della tecnica di sicurezza nella tecnica standard sono necessari solo un controllore, una periferia, un engineering e un sistema di bus. I vantaggi di sistema e la completa funzionalità di SIMATIC sono disponibili anche per applicazioni fail-safe con PROFINET anche in combinazione con Safety e Industrial Wireless LAN (IWLAN). 4 SIMATIC Caratteristiche di sistema

5 Sicurezza dei dati nel mondo delle reti grazie a sistemi di sicurezza accordati e scalabili A causa dell impiego sempre più diffuso dei collegamenti Ethernet fino al livello di campo gli aspetti legati alla sicurezza acquistano un importanza sempre maggiore nell ambiente industriale. Per la protezione completa di un impianto si devono attuare diversi provvedimenti, che vanno dall organizzazione aziendale, incluse le rispettive prescrizioni sulle misure di sicurezza per PC e sistemi di controllo, fino alla sicurezza delle celle di automazione mediante la segmentazione della rete. Siemens segue qui il concetto di protezione per celle ed offre moduli della serie SCALANCE e processori di comunicazione con Security Integrated per la realizzazione di celle protette in sicurezza. Security Massima idoneità industriale grazie all'elevata robustezza Ogni prodotto standard della gamma SIMATIC si distingue per l'altissimo grado di qualità e robustezza e si presta perfettamente all'impiego in ambiente industriale. Specifici test di sistema assicurano la qualità pianificata e richiesta. I componenti SIMATIC soddisfano le principali norme internazionali e sono certificati in corrispondenza. Le direttive SIMATIC per la qualità definiscono l'insensibilità alla temperatura e agli urti come pure la resistenza alle vibrazioni o alle interferenze EMC. Per condizioni d'impiego gravose e persino estreme sono disponibili varianti speciali come ad es. SIPLUS extreme o le apposite varianti del sistema SIMATIC ET 200 o della famiglia SCALAN- CE (varianti EEC). Esse si contraddistinguono per grado di protezione elevato, campi di temperatura estesi e impiegabilità in atmosfera estremamente aggressiva. Robustezza Più possibilità, meno complessità grazie alla funzionalità tecnologica integrata Sia che si tratti di conteggio e misura, comando a camme, regolazione o Motion Control: i compiti tecnologici possono essere integrati nel mondo SIMATIC senza incompatibilità di sistema nelle più svariate combinazioni e qualsiasi ne sia la complessità in modo semplice, confortevole, omogeneo. La parametrizzazione e la programmazione si eseguono nel consueto ambiente STEP 7. Tecnologia Altissima disponibilità con concetti omogenei di ridondanza Per un'elevata disponibilità degli impianti Siemens ha sviluppato un concetto globale di ridondanza per l'intero impianto: dal livello di campo attraverso il livello di comando fino al livello di direzione operativa. Ad esempio, controllori testati sul campo rendono assolutamente sicuro il vostro settore d'impianto ad elevata disponibilità, grazie alla commutazione bumpless con sincronizzazione automatica sull'evento. Elevata disponibilità SIMATIC Caratteristiche di sistema 5

6 Introduzione Le vostre esigenze Volete portare rapidamente nuovi prodotti sul mercato? Reagire tempestivamente e con flessibilità alle richieste del mercato e ridurre i tempi di riequipaggiamento e quindi velocizzare il Time-to-Market? Volete produrre con efficienza ed a bassi costi? Sfruttare al meglio la capacità del vostro impianto/macchina e minimizzare eventuali tempi improduttivi? Queste esigenze possono essere soddisfatte solo se tutte le macchine del vostro impianto interagiscono in modo ottimale Dovete allora realizzare la vostra automazione sulla base di una comunicazione aperta e omogenea trasversale a tutta l'azienda e oltre i limiti dell'azienda. Evitate soluzioni ad isole nell'automazione e nella tecnologia informatica garantendo: Flusso continuo e completo di informazioni dal livello dei sensori e degli attuatori fino al livello di direzione aziendale Disponibilità delle informazioni in ogni luogo Veloce scambio dati tra le sezioni d'impianto Progettazione semplice e omogenea nonché diagnostica efficiente Funzioni di sicurezza integrate, che impediscono accessi non autorizzati Comunicazione fail-safe e comunicazione standard sullo stesso collegamento La nostra offerta Le reti di comunicazione sono di essenziale importanza per le reti di automazione. SIMATIC NET Networking for industry garantisce un'ampia offerta di componenti modulari designed for industry che contribuiscono a risolvere in modo efficiente i vostri compiti di comunicazione: Nei diversi settori applicativi dell'automazione Attraverso l'intero workflow Durante l'intero ciclo di vita degli impianti Per tutti i settori applicativi SIMATIC NET offre soluzioni che sfruttano i vantaggi di Ethernet ed integrano semplicemente anche i sistemi di bus di campo. Esempi significativi sono: L'apertura del livello di campo all'impiego di Industrial Ethernet L'omogeneità dal livello di campo fino al livello di gestione aziendale La realizzazione di nuove soluzioni con la comunicazione senza fili (wireless) L'integrazione di tecnologie IT (Information Technology) Trend mondiali Da molti anni la decentralizzazione dell'automazione va acquistando sempre maggiore importanza. La struttura decentrata degli impianti riduce gli oneri di installazione, manutenzione e diagnostica. Le apparecchiature intelligenti funzionano localmente e sono interconnesse tra di loro tramite reti. Apertura e flessibilità sono caratteristiche importanti per poter collegare sistemi diversi ed eseguire ampliamenti. In quest'ottica sono definiti e normalizzati in comitati internazionali gli standard per i sistemi di bus. Tutte le configurazioni presentate in questa brochure hanno solo carattere di esempio. 6 Introduzione

7 PROFINET/Industrial Ethernet Industrial Ethernet (IEEE 802.3) PROFINET (IEC 61158/61784) Industrial Wireless LAN (IEEE ) PROFIBUS PROFIBUS (IEC 61158/61784) AS-Interface AS-Interface (IEC /EN 50295) lo standard industriale basato sullo standard internazionale Ethernet il principale standard Industrial Ethernet per l'automazione lo standard industriale per la comunicazione senza fili (wireless) basata sullo standard internazionale lo standard internazionale per il livello di campo è il leader di mercato a livello mondiale dei bus di campo lo standard internazionale, che come alternativa economica al fascio di cavi, collega sensori e attuatori tramite un cavo a due fili. IO-Link IO-Link lo standard per il collegamento intelligente di sensori e attuatori dal livello di campo fino al livello di controllo della produzione G_IK10_XX_00002 Introduzione 7

8 Comunicazione industriale con Totally Integrated Automation Con Totally Integrated Automation (TIA) la Siemens è l'unica azienda in grado di offrire una gamma omogenea di prodotti e sistemi per l'automazione in tutti i settori dall'entrata dei materiali attraverso il processo produttivo fino all'uscita dei prodotti finiti, dal livello di campo attraverso il livello di controllo della produzione fino al collegamento con il livello di gestione aziendale. I vantaggi di Totally Integrated Automation si ripagano già nel design e nell'engineering, ma anche nel montaggio e nella messa in servizio nonché nell'esercizio e nella manutenzione degli impianti. Si possono realizzare soluzioni di automazione a costi ridotti. Nuovi gradi di libertà consentono di reagire con maggiore rapidità e flessibilità a nuove richieste del mercato. Gli impianti possono essere ampliati o riadattati facilmente senza dover per questo interrompere la continuità di funzionamento. Con la crescente affermazione di Industrial Ethernet nell'automazione, i seguenti temi stanno guadagnando sempre maggiore importanza nell'ambito di Totally Integrated Automation: PROFINET incl. la comunicazione fail-safe PROFIsafe Industrial Wireless Communication con GSM/GPRS/ UMTS, IWLAN e WirelessHART Concetti di Industrial Security, ad es. con SCALANCE S Una soluzione globale consiste di Sistema di comunicazione con - componenti di rete passivi, ad es. cavi - componenti di rete attivi, ad es. switch Interfacce per il collegamento delle apparecchiature di automazione al sistema di comunicazione - interfacce integrate - processori di comunicazione Componenti per reti senza fili, ad es. SCALANCE W Accoppiamenti tra reti, ad es. IE/PB Link PN IO Software per la progettazione delle reti Strumenti per la manutenzione e la diagnostica, ad es. SINEMA PROFINET... per l'aumento della produttività del vostro impianto Per le vostre decisioni strategiche è necessario un continuo flusso informativo completo ed esteso a tutta l'azienda dalla prima fase di produzione attraverso il livello di esercizio degli impianti fino al livello di direzione aziendale. Per raggiungere questo scopo puntate già nella scelta dello standard di comunicazione industriale su flessibilità, efficienza e performance. PROFINET, lo standard Industrial Ethernet aperto e innovativo, soddisfa tutte le esigenze dell'automazione industriale e consente una comunicazione omogenea, estesa a tutta l'azienda. PROFINET serve per il collegamento diretto di apparecchiature da campo decentrate a Industrial Ethernet e per la soluzione di applicazioni di Motion Control con sincronismo di clock. PROFINET rende inoltre possibile l'integrazione verticale e la soluzione di applicazioni orientate alla sicurezza. Industrial Security Con l'impiego crescente di collegamenti Ethernet fino nel livello di campo, diventano sempre più importanti le domande relative alla sicurezza nell'industria. Per proteggere completamente un impianto si devono adottare diverse misure. Queste vanno dall'organizzazione dell'azienda con relative direttive alle misure di protezione per sistemi di PC e controllori fino alla protezione di celle di automazione mediante la segmentazione della rete. Siemens segue qui il concetto di protezione per celle ed offre, con i Security Module della famiglia SCALANCE S e i processori di comunicazione (CP) con funzioni di Security integrate (firewall, VPN), i componenti necessari per la realizzazione di celle protette in sicurezza. 8 Introduzione

9 Siemens offre tutti i componenti per una soluzione globale omogenea e supporta i seguenti sistemi di comunicazione: Industrial Ethernet (IEEE 802.3) lo standard internazionale per la rete d'area è oggi, con una quota di mercato di oltre il 90 %, la rete numero uno nel panorama mondiale delle LAN. Tramite Industrial Ethernet si possono realizzare potenti reti di comunicazione con grande estensione. Sulla base di standard radio validi in tutto il mondo, ad es. IEEE a,b,g, GSM, UMTS o GPRS, si possono realizzare reti wireless affidabili in ambito industriale. PROFINET (IEC 61158/61784) lo standard internazionale utilizza Industrial Ethernet e consente la comunicazione in tempo reale fino nel livello di campo. Utilizzando completamente gli standard IT esistenti, PROFINET consente con Industrial Ethernet performanti applicazioni di Motion Control, un engineering efficiente non proprietario e una disponibilità assai elevata delle macchine e degli impianti. Grazie alla sua flessibilità, PROFINET offre nuove possibilità nella concezione dell'impianto, come ad es. l'impiego di topologie qualsiasi e di collegamenti fail-safe, anche senza fili. PROFIBUS (IEC 61158/61784) lo standard internazionale per il livello di campo è leader di mercato mondiale dei bus di campo. Esso è l'unico bus di campo che consente la comunicazione sia in applicazioni di tecnica manifatturiera sia in applicazioni di tecnica di processo. AS-Interface (IEC 62026/EN 50295) lo standard internazionale per collegare, in alternativa al fascio di cavi, sensori e attuatori particolarmente economici tramite un cavo a due fili. IO-Link lo standard per il collegamento intelligente di sensori e attuatori dal livello di campo fino al livello di controllo della produzione. Impiego dei sistemi di comunicazione Enterprise Resource Planning (ERP) (ad es. PC) Control (ad es. SIMATIC S7-300) Motion Control (ad es. SIMOTION) Apparecchiature da campo intelligenti (ad es. ET 200S/CPU) Apparecchiature da campo semplici (ad es. ET 200) Industrial Ethernet PROFINET n - PROFIBUS DP AS-Interface n n n - - n n IO-Link n n n n n n n n Sensori/attuatori n n n n Drives (ad es. SINAMICS) Avviatori motore SIRIUS Sistema CNC (ad es. SINUMERIK) Comunicazione fail-safe - n n n n n n - n n n n n n non adatto - adatto n molto adatto G_IK10_XX_00003 Accoppiamenti tra reti vengono realizzati tramite controllori o link. La progettazione e la diagnostica possono essere eseguite da ogni punto dell'impianto. Introduzione 9

10 Sistemi di bus per l'industria Laptop Remote access, e.g. via teleservice La figura mostra il collegamento dei diversi sistemi di automazione alle reti standardizzate. Controller Control and monitoring system Motion Control Systems Telecontrol and substation control PROFINET Numeric Control Industrial Ethernet Controller Notebook Field device for intrinsically safe area Monitoring and control system PC/PG/IPC Numeric Control Coupler PROFIBUS PA PROFIBUS ASM456 Field devices RFID system SIMOCODE pro Code reading systems Mobile Panel IO-Link module Compact feeder arrangement Sensors SINAMICS Drives 10 Introduzione

11 Telecontrol and substation control PC S with CP Controller Database Server PC/PG/IPC WLAN Controller Security Access Point Controller PC/PG IWLAN RCoax Cable Access Point Industrial Ethernet Switches Controller Link Link Wireless Devices Field devices RF180C Mobile Panel Code reading systems Power supply LOGO! Motion Control Systems Controller Link IO-Link master IO-Link module Link RFID system Drives Power supply Client Module Access Point Compact feeder arrangement Sensors AS-Interface Compact starter Compact feeder Field device G IK10 XX Slaves Signalling column Slaves G_IK10_XX_00007 Introduzione 11

12 Industrial Ethernet/PROFINET Industrial Ethernet Con Industrial Ethernet è disponibile per l'industria una potente rete di settore e di cella conforme allo standard IEEE (ETHERNET) e IEEE a/b/g/h (Wireless LAN). Ethernet è la tecnologia base di Internet per il collegamento in rete a livello mondiale. Le molteplici possibilità di Intranet, Extranet e Internet, che sono già oggi a disposizione nell'ambiente d'ufficio, sono anche utilizzabili, grazie a Industrial Ethernet, nell'automazione manifatturiera e di processo. Ethernet, tecnologia di successo da molti anni per "Switching", "Industrial Wireless LAN" e "Security", offre all'utente la possibilità di adattare esattamente alle esigenze la performance necessaria nella rete. Egli può infatti scegliere la velocità di trasmissione dati, 10 Mbit/s, 100 Mbit/s o 1000 Mbit/s, secondo l'effettivo bisogno, poiché la compatibilità omogenea consente un'introduzione graduale della nuova tecnologia. Ethernet offre notevoli vantaggi: Veloce messa in servizio grazie ad una tecnica di collegamento semplice Elevata disponibilità dal momento che gli impianti già realizzati possono essere ampliati senza ripercussioni sull'esistente Potenza di comunicazione pressoché illimitata poiché in caso di necessità è disponibile una potenza scalabile grazie alla tecnologia switching e alle elevate velocità di trasmissione dati Connessione in rete degli ambienti più svariati, come l'ufficio e la fabbrica Comunicazione estesa a tutta l'azienda con la possibilità di accoppiamento tramite WAN (Wide Area Network) come ISDN o Internet Esatte correlazioni temporali di eventi grazie al controllo del tempo orario esteso all'intero impianto. Flessibilità grazie alla possibilità di ampliamento senza fili con Industrial Wireless LAN (IWLAN) SIMATIC NET si basa su questa tecnica collaudata. Oltre 2 milioni sono le connessioni che Siemens ha contribuito a realizzare con forniture in tutto il mondo in ambienti industriali gravosi con inquinamento elettromagnetico EMC. SIMATIC NET mette a disposizione per l'ambiente industriale importanti ampliamenti della tecnica Ethernet: Componenti di rete per l'impiego in ambiente industriale gravoso Rapido confezionamento sul posto di cavi e connettori grazie al sistema di cablaggio FastConnect per cavi elettrici e ottici Reti sicure da caduta grazie a ridondanza veloce e alimentazione ridondante Monitoraggio continuo dei componenti di rete grazie ad un concetto di segnalazione semplice ed efficace Componenti di rete a prova di futuro per Switching (SCALANCE X), Industrial Wireless LAN (SCALANCE W) e Security (SCALANCE S) Comunicazione Gigabit nel Control Level per grandi quantità di dati, ad es. WinCC, applicazioni Web, applicazioni multimedia etc. Separazione di rete, ad es. mediante CP Advanced Funzioni di comunicazione/servizi Comunicazione PG/OP La comunicazione PG/OP comprende funzioni di comunicazione integrate mediante le quali i sistemi di automazione SIMATIC, SIMOTION e SINUMERIK possono eseguire la comunicazione dati con ogni apparecchiatura HMI e PG SIMATIC (STEP 7), anche oltre limiti di rete (S7-Routing). Comunicazione S7 La comunicazione S7 è la funzione di comunicazione integrata (blocco funzionale di sistema) per l's7-400 ovvero un insieme di blocchi funzionali caricabili per l's7-300, il tutto ottimizzato nell'ambito di SIMOTION, SINUMERIK e SIMATIC S7/WinAC. Essa consente anche il collegamento di PC e Workstation. La comunicazione S7 offre servizi di comunicazione semplici, potenti ed indipendenti dalla rete. Comunicazione aperta La comunicazione aperta consente la comunicazione dei controllori SIMATIC S7 con altri controllori SIMATIC S7, controllori SIMATIC S5, PC/IPC e sistemi non-siemens. I CP supportano la comunicazione aperta mediante blocchi funzionali SEND/ RECEIVE. Le CPU con interfaccia PROFINET integrata utilizzano blocchi T per la comunicazione aperta. Per il semplice collegamento di stazioni HMI viene offerto FETCH & WRITE. 12 Industrial Ethernet/PROFINET

13 Field PG Control and monitoring system Database Server S7-300 with SINAUT ST7 MD741-1 S7-200 with SINAUT MICRO S with CP Mobile Panels SIMATIC IPC with WinAC SCALANCE W-780 S7-400 S7-300 SINUMERIK SINAMICS PC with WinCC flexible and Telecontrol Server Basic SCALANCE S PROFINET S Industrial Ethernet Code reading systems RF180C SCALANCE W-780 SCALANCE X RFID system ET 200S with IM PN FO Industrial Ethernet (optic) ET 200 SCALANCE W-740 ET 200S with IM PN FO SIMOTION C/P/D SIRIUS M200D ET 200 SIMATIC IPC with WinAC G_IK10_XX_10230 Panoramica su Industrial Ethernet L'interfaccia socket per Industrial Ethernet consente la comunicazione dati con computer tramite TCP/IP. Su questa interfaccia ampiamente diffusa nel mondo PC e UNIX, gli utenti possono programmare liberamente lo scambio dati. Nel SIMATIC S7 e nel SIMATIC TDC i blocchi SEND/RECEIVE sono utilizzati come accesso a TCP/IP. OPC (Openness, Productivity & Collaboration) è un'interfaccia standardizzata, aperta e non proprietaria, ampiamente diffusa nella tecnica di automazione. Essa consente il collegamento di applicazioni OPC-compatibili mediante i più svariati protocolli, come ad es. comunicazione S7, PROFINET e SNMP. OPC UA (Unified Architecture) Attualmente si fa distinzione tra la funzionalità OPC classica e quella del suo sviluppo OPC UA. È possibile una semplice migrazione al nuovo standard OPC UA, che offre ulteriore valore aggiunto come ad es. Security. Gli OPC-Server SIMATIC NET sono dotati (attualmente per S7 e PROFINET) di entrambe le interfacce, OPC UA e OPC classica. S7 OPC Redundancy consente inoltre la realizzazione di OPC UA-Server ridondanti, assicurando così l'accesso all'impianto per i sistemi HMI. Industrial Ethernet/PROFINET 13

14 Industrial Ethernet Tecnologia informatica (IT) con , FTP e tecnica Web integra SIMATIC, SIMOTION e SINUMERIK nella tecnologia informatica tramite Industrial Ethernet. Nell ambiente di ufficio e browser web si sono ormai imposti come mezzi di comunicazione di larga diffusione. Il File Transfer Protocol (FTP) consente un accoppiamento semplice e universale ad es. del PLC a diversi computer o sistemi embedded. Come vie di comunicazione sono utilizzate prevalentemente reti Ethernet ma anche reti telefoniche e Internet. Ulteriori servizi Sincronizzazione oraria Mediante la procedura SIMATIC o Network Time Protocol (NTP) viene eseguita la sincronizzazione oraria dell'intero impianto. Simple Network Management Protocol (SNMP) SNMP è un protocollo standardizzato per il trasporto di informazioni di Network Management e serve specialmente per l'amministrazione di reti TCP/IP. I singoli nodi/partner nella rete (componenti di rete o anche apparecchiature terminali) dispongono di un cosiddetto agente SNMP, che mette a disposizione informazioni in forma strutturata. Con questo accesso a informazioni di apparecchiature è possibile ad es. realizzare una visualizzazione della rete, una diagnostica di sistema o il monitoraggio di stati d'impianto. Integrazione verticale Per l'integrazione verticale, cioè la comunicazione omogenea dal livello di campo fino al livello di controllo della produzione (ERP/MES), sono disponibili sia la separazione di rete sia la possibilità dell'accoppiamento diretto di controllori al livello di controllo della produzione. Separazione di rete Mediante l'infrastruttura di rete possono essere realizzate due sottoreti IP indipendenti tra loro. È così possibile ottenere un disaccoppiamento mirato del carico nella rete o regolare le diverse competenze nell'ambito di un'azienda (ad es. rete di ufficio e rete di fabbrica). Tramite un'interfaccia definita è possibile una comunicazione mirata tra le sottoreti. Collegamento a ERP Sulla base di TCP/IP è resa disponibile un'interfaccia universale per banca dati tramite il processore di comunicazione CP ERPC, che supporta applicazioni di banche dati ORACLE, MySQL, MS-SQL, DB2 mediante un Partner- Software. Il CP elabora il protocollo in modo ampiamente autonomo e sgrava pertanto la CPU da blocchi che impegnano molto spazio di memoria. Le parametrizzazioni necessarie, al fine ad es. di stabilire quale area dati sulla CPU è da trasferire nella banca dati, vengono eseguite con un semplice PC-Tool facente parte del Partner-Software. 14 Industrial Ethernet/PROFINET

15 Performance e tecnologie di rete con Industrial Ethernet Data throughput 1000 Mbit/s full duplex 2000 Mbit/s 1000 Mbit/s switched 1000 Mbit/s 100 Mbit/s full duplex 200 Mbit/s 100 Mbit/s switched 100 Mbit/s shared 10 Mbit/s full duplex 20 Mbit/s 40 Mbit/s *) 100 Mbit/s 10 Mbit/s switched 10 Mbit/s 10 Mbit/s shared 4 Mbit/s *) *) Effective data throughput due to collisions G_IK10_XX_10050 Performance di rete con Industrial Ethernet Le attuali tecnologie Industrial Ethernet possono, in combinazione tra loro, aumentare la performance nelle rete per il fattore 50 e più rispetto alla tecnologia originaria di 10 Mbit/s. Queste tecnologie sono: Fast Ethernet a 100 Mbit/s: Rispetto ad Ethernet a 10 Mbit/s, i telegrammi vengono trasportati assai più velocemente e impegnano pertanto il bus solo per brevissimo tempo. Gigabit Ethernet a 1 Gbit/s: Rispetto a Fast Ethernet, Gigabit Ethernet è ancora più veloce del fattore 10, l'impegno del bus si riduce a 1 / 10 del tempo Full Duplex esclude collisioni: La portata di dati aumenta enormemente poiché si evitano le solite ripetizioni di telegrammi. Tra due nodi/ partner i dati possono essere trasmessi e ricevuti contemporaneamente. La portata di dati di un collegamento Full Duplex sale pertanto a 200 Mbit/s con Fast Ethernet ed a 2 Gbit/s con Gigabit Ethernet. Con Full Duplex è anche possibile realizzare reti di maggiore estensione. Si possono raggiungere così, ad es. con l'impiego di cavi FO in vetro 50/125 µm, distanze fino a 26 km. Switching consente una comunicazione parallela: La suddivisione di una rete in più segmenti mediante uno switch ha come effetto il disaccoppiamento del carico in rete. In ogni singolo segmento il traffico dati locale si può svolgere indipendentemente dagli altri segmenti. In tutta la rete possono pertanto essere in circolazione più telegrammi contemporaneamente. Il guadagno di performance è dovuto quindi alla contemporaneità di più telegrammi. Autocrossover consente l'incrocio automatico delle linee di trasmissione e ricezione sulle connessioni Twisted Pair. Autosensing definisce la capacità di nodi/partner della rete (apparecchiature terminali e componenti di rete) di riconoscere automaticamente la velocità di trasmissione di un segnale (10 Mbit/s, 100 Mbit/s o 1 Gbit/s) e di supportare Autonegotiation. Autonegotiation è un protocollo di configurazione in Fast Ethernet. Prima della trasmissione effettiva dei dati, le apparecchiature nella rete stabiliscono una modalità di trasmissione, che ogni apparecchiatura può supportare (1000 Mbit/s,100 Mbit/s o 10 Mbit/s, Full Duplex o Half Duplex). Sistema di cablaggio per Gigabit Il sistema di cablaggio FastConnect a 8 fili di SIMATIC NET, con cavo, connettore e outlet, consente velocità di trasmissione fino a 1 Gbit/s. Cavi preconfezionati Industrial Ethernet/PROFINET 15

16 Infrastruttura di rete Topologie di rete Le topologie di rete si orientano alle esigenze delle apparecchiature da interconnettere. Alle più frequenti topologie appartengono le strutture a stella, lineari, ad albero e ad anello. Nella maggioranza dei casi per gli impianti si hanno strutture miste. Queste possono essere realizzate sia con cavi in rame sia con cavi in fibra ottica (FO). I cavi FO in vetro sono impiegati per superare grandi distanze. Con il sistema FastConnect si possono confezionare in proprio sia cavi in rame sia cavi in FO in vetro. Per brevi distanze un'alternativa semplice, pure adatta per il confezionamento in proprio, è costituita dalle fibre ottiche in plastica come Polymer Optic Fiber (POF) o dalle fibre ottiche in vetro rivestite di plastica come Polymer Cladded Fiber (PCF). Per PROFINET sono disponibili switch Industrial Ethernet e Media-Converter nonché apparecchiature da campo decentrate con interfacce per POF / PCF integrate. Struttura a stella La struttura a stella è caratterizzata da uno switch centrale con singoli collegamenti verso tutte le apparecchiature terminali della rete. Settori applicativi per le strutture di rete a stella sono quelli con alta concentrazione di apparecchiature e limitata estensione in lunghezza ad es. piccole celle o una singola macchina di produzione. Struttura ad albero La struttura ad albero risulta dal collegamento di più strutture a stella in una rete combinando eventualmente cablaggio FO e cablaggio Twisted Pair. Essa trova impiego in caso di suddivisione di impianti complessi in sezioni d'impianto. Struttura lineare La struttura lineare può essere realizzata con uno switch nelle vicinanze dell'apparecchiatura terminale da collegare o con uno switch integrato nell'apparecchiatura terminale. La struttura lineare viene preferita in impianti sviluppati in lunghi percorsi ad es. in sistemi di trasporto e per il collegamento di celle di produzione. Struttura ad anello Collegando insieme le due estremità di una struttura lineare si ottiene una struttura ad anello. Questa viene impiegata in impianti con elevate esigenze di disponibilità, per garantire il funzionamento anche nel caso di una interruzione del bus o della caduta di un componente di rete. Questa ridondanza dei mezzi trasmissivi è resa possibile con l'implementazione del Media Redundancy Protocol (MRP) in controllori, dispositivi nonché componenti di rete e garantisce tempi di riconfigurazione pari a 200 ms. S7-400 Operator Station PC PROFINET Industrial Ethernet SCALANCE X208 SCALANCE X208 SCALANCE X208 SCALANCE X208 ET 200S S7-300 S7-300 S7-300 ET 200S S7-400 S7-400 S7-400 ET 200S ET 200S ET 200S ET 200S Struttura di rete a stella 16 Industrial Ethernet/PROFINET

17 Tecnica di cablaggio Per il montaggio rapido e senza errori o per modifiche sul posto, Siemens ha sviluppato con FastConnect un sistema di montaggio rapido ben studiato per cavi, connettori e attrezzi di confezionamento. FastConnect è disponibile per Industrial Ethernet/PROFINET e PROFIBUS, per RJ45, M12, Sub-D o RS485. Anche per cavi FO (BFOC e SC-Duplex) con lunghezze fino a 3 km sono offerti componenti FastConnect. Industrial Ethernet Switching Components La rete di comunicazione è di essenziale importanza per le soluzioni di automazione. Con SIMATIC NET Siemens offre Switching Components per Industrial Ethernet che consentono l'interconnessione strutturata in rete di macchine e impianti nonché l'integrazione nell'intera rete aziendale. Un portfolio graduato di switch (CSM, SCALANCE X) in diverse forme costruttive e di processori di comunicazione con switch integrato consente di realizzare la soluzione ottimale per ogni tipo di compito di switching, non solo nel gravoso ambiente industriale. Diverse topologie come linea, anello o stella offrono molte possibilità, ad es. per la realizzazione di una linea o di una cella di produzione. Nelle applicazioni industriali è indispensabile un brevissimo tempo di riconfigurazione della rete dopo un errore poiché altrimenti le apparecchiature terminali collegate disattivano i collegamenti di comunicazione logici. La conseguenza sarebbe un processo incontrollato o la disinserzione d'emergenza dell impianto. Per raggiungere i tempi di reazione assai brevi richiesti, sono utilizzate varie procedure standardizzate. Oltre alla possibilità di configurazione e diagnostica in STEP 7 degli switch SCALANCE X, è offerta una trasmissione dati ottimizzata dei telegrammi PROFINET Real-Time. Industrial Wireless LAN (IWLAN) Grazie alla comunicazione senza fili con le apparecchiature di automazione, l'impianto raggiunge un alto grado di flessibilità, i lavori di manutenzione risultano semplificati e i tempi di service e di fermo impianto si riducono. La soluzione IWLAN di Siemens Industry permette di sfruttare questi vantaggi grazie ad un portfolio armonizzato di apparecchiature WLAN per l'impiego industriale, persino per la comunicazione fail-safe nell'ambito della sicurezza delle persone e delle macchine. Ne fanno parte IWLAN-Access Point e Client Module (SCALANCE W), interfacce senza fili per PROFIBUS e periferia decentrata, pannelli operatore mobili, software di progettazione e numerosi accessori. Industrial Security La crescente interconnessione in rete con e senza fili degli impianti industriali rende possibile, grazie all'integrazione nella rete aziendale, una omogeneità ed un'apertura che comportano molti vantaggi, come ad es. l'accesso remoto a parti d'impianto tramite Internet. Vanno tuttavia anche considerati certi rischi riguardo alla sicurezza dei dati. Con il suo concetto di Industrial Security, Siemens offre una soluzione di sicurezza speciale per la tecnica di automazione industriale, che soddisfa le specifiche esigenze di questo ambiente applicativo. I prodotti di Industrial Security con funzioni di Security integrate (firewall, VPN) come ad es. SCALANCE S, CP Advanced S7 o SCALANCE M875, sono facili da usare come il rispettivo software e consentono la loro integrazione senza ripercussioni in reti già esistenti. Switch SCALANCE X308-2 Montaggio semplice e rapido con FastConnect Industrial Ethernet/PROFINET 17

18 PROFINET lo standard Ethernet aperto per l'automazione I vostri vantaggi in sintesi Flessibilità Efficienza Performance Concetti d'impianto modulari Utilizzo ottimale delle risorse Produttività più elevata Industrial Wireless LAN Un cavo per tutto Velocità Safety Diagnostica delle apparecchiature/della rete Alta precisione Topologie flessibili Efficienza energetica Grandi strutture d'insieme Standard aperto Cablaggio semplice Datarate elevato Web Tools Rapida sostituzione delle apparecchiature Ridondanza dei mezzi trasmissivi Ampliabilità Robustezza/stabilità Rapido avvio a regime Con PROFINET Siemens utilizza lo standard Ethernet per l'automazione. PROFINET consente lo scambio dati rapido e sicuro a tutti i livelli, creando quindi il presupposto per la realizzazione di concetti innovativi di macchine e impianti. In virtù della sua flessibilità e apertura, PROFINET offre all'utente un notevole grado di libertà nella configurazione dell'architettura di macchine e impianti. Grazie all'efficienza di PROFINET, le risorse presenti dell'utente vengono utilizzate al meglio e la disponibilità dell'impianto aumenta notevolmente. I prodotti innovativi di Siemens e la performance di PROFINET incrementano durevolmente la produttività delle aziende. PROFINET è lo standard Industrial Ethernet aperto per l'automazione PROFINET si basa su Industrial Ethernet PROFINET utilizza TCP/IP e standard IT PROFINET è Ethernet Real-Time PROFINET consente l'integrazione diretta di sistemi di bus di campo PROFINET supporta la comunicazione fail-safe con PROFIsafe anche tramite IWLAN 18 Industrial Ethernet/PROFINET

19 Flessibilità Brevi tempi di reazione e processi ottimizzati sono il requisito fondamentale per la competitività in mercati globali, poiché i cicli di vita dei prodotti si riducono sempre di più. PROFINET consente strutture di comunicazione flessibili e pertanto la realizzazione di concetti innovativi di macchine e impianti. Si può quindi raggiungere un alto livello di flessibilità in strutture d'impianto e in processi di produzione, per fronteggiare con successo le sfide del mercato. Industrial Wireless LAN (IWLAN) PROFINET supporta anche la comunicazione senza fili con Industrial Wireless LAN (vedi pagina 23) e rende pertanto accessibili nuovi campi d'impiego. È possibile ad es. sostituire tecniche soggette ad usura come conduttori a strisciamento ed impiegare sistemi di trasporto automatici e pannelli operatore mobili. Safety Il comprovato profilo di sicurezza PROFIsafe di PROFIBUS (vedi pagina 34), che consente il trasferimento di dati standard e orientati alla sicurezza su un cavo di bus, è utilizzabile anche con PROFINET. Per la comunicazione failsafe non è necessario alcun componente di rete speciale; switch standard e accoppiamenti tra reti standard possono essere impiegati senza limitazioni. È inoltre possibile allo stesso modo la comunicazione fail-safe tramite Industrial Wireless LAN. Standard aperto PROFINET, lo standard aperto non proprietario (IEC 61158/61784), è supportato dall'organizzazione PROFIBUS e PROFINET International (PI). Esso sta per massima trasparenza, comunicazione IT aperta, sicurezza della rete e comunicazione in tempo reale. Grazie alla sua apertura, PROFINET costituisce la base per una rete di automazione unitaria nell'impianto, alla quale possono essere collegate tutte le macchine e le apparecchiature. Anche l'integrazione di sezioni d'impianto già esistenti con ad es. PROFIBUS è realizzabile senza problemi con l'impiego di accoppiamenti tra reti. Impiego di Web Tools Con il supporto illimitato di TCP/IP, PROFINET consente l'utilizzo di servizi Web standard nell'apparecchiatura, come ad es. Web-Server. Indipendentemente dal tool impiegato, è possibile accedere da qualsiasi luogo ad informazioni del livello di automazione mediante un comune browser Internet, con conseguente notevole semplificazione della messa in servizio e della diagnostica. Ogni utente può qui decidere autonomamente l'entità dell'apertura al mondo IT per la sua macchina o il suo impianto. PROFINET può così funzionare semplicemente come rete d'impianto isolata o essere collegata tramite Security Module adatti, come le unità SCALANCE S, alla rete office o a Internet. In questo modo sono realizzabili nuovi concetti di telecontrollo o anche il rapido scambio di dati di produzione. Topologie flessibili PROFINET, oltre alla struttura lineare tipica dei bus di campo consolidati, consente anche strutture a stella, ad albero e ad anello. Ne risulta pertanto una maggiore flessibilità nella pianificazione di macchine e di impianti. La rete PROFINET può essere installata senza conoscenze tecniche specialistiche e soddisfa tutte le esigenze essenziali in ambito industriale. La "PROFINET Installation Guide" supporta costruttori e utenti nell'installazione della rete. In funzione dell'applicazione trovano impiego cavi simmetrici in rame o cavi in fibra ottica (cavi FO) insensibili ai disturbi EMC. Apparecchiature di costruttori diversi sono collegabili in modo semplice tramite robusti connettori normalizzati (fino a IP65/IP 67). Grazie all'integrazione della funzionalità di switch nelle apparecchiature sono configurabili strutture lineari, che si orientano direttamente ad una struttura di macchina o d'impianto già esistente. Ciò comporta risparmi dell'onere di cablaggio e di componenti, ad es. switch esterni. PROFINET Industrial Ethernet PROFIBUS IE/PB Link PN IO IE/AS-i LINK PN IO AS-Interface G_IK10_XX_30117 Integrazione di bus di campo tramite Proxy Industrial Ethernet/PROFINET 19

20 PROFINET lo standard Ethernet aperto per l'automazione Ampliabilità Con PROFINET è da un lato possibile l'integrazione di sistemi e reti già esistenti in modo semplice e poco oneroso. PROFINET assicura pertanto gli investimenti fatti in sezioni d'impianto già esistenti, che ad es. comunicano tramite PROFIBUS e altri bus di campo, come AS-Interface. Dall'altro lato possono essere aggiunti in ogni momento ulteriori nodi/partner PROFINET. Grazie all'impiego di ulteriori componenti di rete possono essere ampliate strutture di rete sia con sia senza fili, persino durante l'esercizio, Efficienza La competizione globale impone alle aziende di utilizzare le loro risorse in modo economico ed efficiente. Ciò vale soprattutto per la produzione, dove PROFINET garantisce maggiore efficienza. Un engineering semplice assicura una rapida messa in servizio e apparecchiature affidabili contribuiscono ad aumentare la disponibilità dell'impianto. Concetti globali di diagnostica e manutenzione consentono di ridurre le avarie dell'impianto e i costi di riparazione ad un minimo assoluto. Un cavo per tutto PROFINET consente in contemporanea la comunicazione tramite bus con sincronismo di clock e la comunicazione IT standard (TCP/IP) su un unico cavo. La comunicazione in tempo reale per la trasmissione dei dati utili/di processo e dei dati diagnostici si svolge sullo stesso cavo. Tipi di comunicazione con profilo specifico (PROFIsafe, PROFIdrive e PROFIenergy) sono integrabili senza onere cablaggio supplementare. Questa soluzione offre un ampio repertorio di funzioni con ridotta complessità. Efficienza energetica Verso la fabbrica verde: PROFIenergy PROFIenergy è un profilo, che mette a disposizione funzioni e meccanismi per apparecchiature da campo PROFINET, che supportano una produzione con efficienza energetica. Questo profilo indipendente da produttori e apparecchiature, definito dall'organizzazione PROFIBUS & PROFINET International (PI, PNI in Italia) consente all'utente di ridurre considerevolmente il fabbisogno di energia e i costi: Con PROFIenergy si possono disinserire in modo mirato i carichi non necessari. Di conseguenza si ha un sensibile contenimento dei costi energetici nelle pause di produzione. Con PROFIenergy è possibile inserire e disinserire semplicemente in modo automatico settori d'impianto tecnologicamente affini. Il coordinamento avviene centralmente con un controllore sovraordinato, l'interconnessione in rete tramite PROFINET. Nelle pause lunghe si risparmia pertanto energia quanto più possibile. Settori d'impianto, che vengono disinseriti rapidamente, contribuiscono alla distribuzione uniforme dell'energia ed al suo utilizzo ottimale. L'utilizzo di PROFIenergy è semplificato per il costruttore di macchine con l'integrazione in note famiglie di prodotti. Inoltre PROFIenergy è definito in modo da poter facilmente integrare a posteriori i blocchi funzionali necessari nei sistemi di automazione esistenti. Diagnostica delle apparecchiature/della rete Mantenendo il comprovato modello d'apparecchiatura di PROFIBUS, le stesse informazioni diagnostiche sono disponibili con PROFINET. Oltre alla diagnostica delle apparecchiature, si possono anche rilevare dati specifici di modulo e di canale dalle apparecchiature, cosicché risulta possibile una semplice e rapida localizzazione degli errori. Oltre alla disponibilità di informazioni riguardo alle apparecchiature, l'affidabilità del funzionamento della rete ha la massima priorità nella gestione della rete. Per la manutenzione e il monitoraggio dei componenti di rete e della loro funzione si è affermato nelle reti esistenti il Simple Network Management Protocol (SNMP) come standard. PROFINET utilizza questo standard, offrendo così all'utente la possibilità di eseguire la manutenzione delle reti con i tool a lui noti. Per una più semplice manutenzione di apparecchiature PROFINET, sia localmente sia in remoto tramite un collegamento sicuro VPN, si possono creare pagine Web personalizzate con il noto standard HTML. Consumo di energia senza PROFIenergy Consumo di energia con PROFIenergy G_IK10_XX_10305 G_IK10_XX_ Industrial Ethernet/PROFINET

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