Il valore aggiunto delle tecnologie PROFIBUS/PROFINET nella realizzazione di soluzioni Smart Network per le Utility.

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1 Il valore aggiunto delle tecnologie PROFIBUS/PROFINET nella realizzazione di soluzioni Smart Network per le Utility. Antonio Augelli CONSORZIO PNI PROFIBUS Network Italia Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Roma ottobre 2009

2 La sfida Le Utility saranno sempre più chiamate ad operare in conformità con le stringenti esigenze di sostenibilità e a soddisfare con maggiore rigore requisiti di flessibilità, economia ed affidabilità. Il ruolo della tecnologia

3 Quale supporto della tecnologia alla gestione degli impianti? Eccellenza Operativa Miglior utilizzo degli asset Riduzione Costi di Manutenz. Reduzione di disservizi Gestione di situazioni anormali Knowledge Workforce

4 Il modello adottato da PROFIBUS/PROFINET Profili applicativi Specifici Device Application Profile Integration Application Profile Industries Application Profile Description Interfaces (FDT/DTM, TCI, Configurators) Host conformance class Interfaces(Comm-FB, Proxy FB Installation Topology DP-V0, DP-V1, DP-V2,RT, IRT Redundancy Integration Technology Technology Levels Profili applicativi comuni Tecnologia di comunicazione Tecnologia trasmissiva Safety, I&M, ipar-server, Time stamp, Redundancy (PB), etc IEC 61158/61784 including redundancy PN Wired PROFIBUS/PROFINET Optical Wireless

5 Profili applicativi, perchè?

6 Profili applicativi e la diagnostica

7 Indagine NAMUR Problemi durante la fase operativa Integrazione Dei device In % su 26 impianti con fieldbus Difetti HW Physical Layer

8 Integrazione dei dispositivi Integration Tool integra Interpreter for GSD / EDD FDT- Frame User via Device Driver Compatibility Rules based on Ident Number GSD EDD DTM Compatibility Rules using Device Revision descrive Device Functionality Costruttore

9 Electronic description EDD/ DTM EDD/ DTM EDD/ DTM EDD/ DTM EDD/ DTM PAM EDD/ DTM Semplici Regole di validazione e integrazione per l Host Associazione univoca Device Software Version 4

10 Sostituzione dei dispositivi GSD, EDD/ DTM PLC/ DCS Device Replacement Saturday Night Version Conflict solved Device Description Device Software Version 4 OK! I expect version 4 Device Software Version 4 Device replacement after 10 years Device Software Version 3...9

11 Identification & Maintenance Manufacturer Web Server PROFIBUS Web Server ML ID Company Web Cust. Service Engineering Tool 42 Siemens www. siem MANUFACTURER_ID: 42 PROFILE_ID: F600 ORDER_ID: 6ES BF00-0B0 PROFIBUS MS2 PROFIBUS Device

12 La sicurezza funzionale In alcune applicazioni critiche, vale a dire quei sistemi, caratterizzati da operazioni spesso molto complesse, il cui malfunzionamento ha come diretta conseguenza un impatto significativo con il risultato del mancato svolgimento del servizio (loss of service), la sicurezza funzionale è un aspetto essenziale.

13 L approccio PROFIsafe Safety application Standard application, e.g. diagnosis Standard application, e.g. diagnosis Safety application PROFIsafe layer PROFIsafe Layer PROFIsafe layer Standard protocol Standard protocol Black Channel" (Industrial Ethernet) PROFINET IO, PROFIBUS-DP, Backplanes

14 Il black channel F- Host IO Controller PROFIsafe layer Other safety layer E.g. backplane PROFINET IO PROFIBUS DP DP-Link PA-Link F-Gateway Remote I/O IO Device (head station) F D I F D O F- Device Intrinsic safety: Ex-i PA Device e.g. ASIsafe F- Device F- Device

15 Error: Measure: Consecutive Number (sign of life) Time-out (with receipt) Codename (for sender and receiver) Data integrity (CRC) Unintended repetition Loss Insertion Incorrect sequence Corruption Unacceptable delay Adressing Masquerade (standard message mimics failsafe) Revolving memory failures within switches

16 F-CPU F-CPU F_PA_DI PROFIsafe su PROFIBUS-DP F_PA_AI ma PROFIsafe

17 PROFIsafe e l alta disponibilità PROFIsafe Redundancy PROFIsafe and Redundancy Applicazione Factory and process automation: Presses, robots, level switches, shutdown valves, as well as burner control and cable cars Process automation; Tranportation infrastructure Chemical or pharmaceutical productions, refineries, offshore; tunnels Process automation; Transportation infrastructure Chemical or pharmaceutical productions, refineries, offshore; tunnels Alta Disponibilità - No downtimes at best (fault tolerance) No downtimes at best (fault tolerance) Safety No dangerous failures (required by law or insurances) Redundancy by itself does not provide safety No dangerous failures (required by law or insurances)

18 Safety e la Security Production PC with Security VPN Client Software Internet Internet VPN Firewall Service PC with Security VPN Client Software Firewall VPN Industrial Ethernet Backbone VPN VPN S Security Gate Security Zone S Security Gate Security Zone PROFINET IO PROFINET IO PROFIBUS DP PROFIBUS DP PROFIsafe Island PROFIsafe Island

19 Verso le Virtual Automation Network Connettere tra loro siti remoti e quest ultimi al centro di controllo presuppone, tecnologie di comunicazione che possano integrarsi, in modo semplice e a costi contenuti, con reti pubbliche e le office network del gestore Power Generation Generation Switchyard Transmission Substation Distribution Substation End User Infrastruttura di comunicazione comune

20 Tecnologie di comunicazione eterogenee ERP MES PROFINET (la soluzione di PI International basata su ethernet standard e TCP/IP che include le real time ethernet) affronta questo problema proponendo meccanismi d integrazione con le tecnologie dei fieldbus più diffusi PROFINET PROY DCS PROFIBUS PA HART Ethernet backbone PROFINET PROFIBUS DP FF H1 1 6

21 L elemento che permette questo tipo d integrazione, è il Proxy. Quest ultimo è un dispositivo intermediario, che si preoccupa di mostrare interi segmenti di sottoreti come Foundation Fieldbus, HART, PROFIBUS, WSN ecc. come un device PROFINET al sistema di controllo. Il Proxy

22 Il progetto VAN

23 Combinazione di differenti Network all interno di un dominio VAN

24 Connected VAN Sub Domains

25 Conclusioni PROFIBUS e PROFINET sono tecnologie ampiamente diffuse nelle applicazioni di Process Control. Il modello adottato e i profili applicativi discussi, consentono un miglior utilizzo degli asset, risolvono problematiche d integrazione, ed offrono soluzioni specifiche nel settore delle Utility. soluzioni per la sicurezza funzionale, fault tollerant e sicurezza informatica. Sono inoltre, tecnologie aperte alle problematiche di un networking universale dove i fieldbus devono potersi integrare in infrastrutture di comunicazione che prevedono reti pubbliche cablate e wireless. Costituiscono la base per le Virtual Automation Network. Tutto ciò rappresenta il valore aggiunto che la tecnologia offre alla realizzazione delle Smart Network.