Mettiamo PROFINET nei nostri prodotti!

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1 Bologna, 10 marzo 2015 Paolo Ferrari Università di Brescia, Via Branze Brescia (Italy) Tel: fax: Mettiamo PROFINET nei nostri prodotti! Centro di Competenza PROFIBUS e PROFINET CSMT Gestione Scarl Brescia - PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 1

2 La situazione attuale La crescita esponenziale dei sistemi basati su PROFINET ha spinto numerosi produttori a ricercare soluzioni per includere PROFINET nei propri prodotti Il mercato italiano, insieme alla Germania, è in prima posizione per il numero di nuovi dispositivi con interfaccia PROFINET embedded Quali sono i possibili approcci al mondo PROFINET? Come confrontare le varie soluzioni? PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 2

3 Perché PROFINET? Utilizza TCP/IP e gli altri standard IT Comunicazione coerente dal campo fino alla supervisione Prestazioni scalabili fino al motion control isocrono Integra la tecnologia relativa alla safety e alla security Consente una perfetta integrazione di tutti i bus di campo Fornisce diagnostica dettagliata e significativa Consente topologie flessibili (strutture a stella, linea, anelli ) Molti di mezzi di trasmissione (rame, fibra ottica, wireless ) PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 3

4 Supporto all avvio del progetto Con PROFINET, è possibile usufruire di servizi quali: consulenza, libri, brochure, e la formazione sotto forma di corsi, seminari e workshop Ecco alcune domande tipiche: Quali vantaggi offre PROFINET per i miei prodotti? Quali caratteristiche devono essere inserite nel mio dispositivo automatico di specifico? Quali tecnologie e supporto sono disponibili per l implementazione di PROFINET? La formazione specialistica (corsi certificati!) permette agli sviluppatori e responsabili di prodotto di ottenere una rapida e completa introduzione alla tecnologia PROFINET L obiettivo è non reinventare la ruota". Implementare PROFINET in dispositivi di campo in modo rapido ed efficiente è possibile con uno sforzo minimo commisurato agli obiettivi che si vogliono raggiungere PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 4

5 Conformance Classes Non sincronizzati Sincronizzati CC-A Standard Ethernet IEEE conforme e inoltre Real-Time Comm. (RT_Class 1) UDP/IP-Comm LLDP-Frames Alarms CC-B = CC-A e inoltre SNMP-support LLDP-MIB CC-C = CC-B e inoltre IRT- communication (RT_Class 2 RT_Class 3) Ridondanza: MRPD (o) Servizi opzionali: Fiber optic, FSU, Shared device, shared inputs, MCR MRP, ipar-support, Profiles, RT across subnets (RT_Class_UDP) Certificazione (m): Device e Controller Device e Controller Device e Controller Switches sono sempre visti come Devices o Controller con GSD. PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 5

6 Opzioni di implementazione In linea di principio sono disponibili le seguenti opzioni 1. Unità microcontroller (MCU) standard con controller Ethernet integrato o esterno 2. FPGA con controller Ethernet integrato (o esterno) e switch IRT-capable 3. Modulo con microcontrollore standard o con microcontrollore e supporto hardware IRT 4. ASIC con microcontrollore con supporto hardware IRT PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 6

7 Metodi di sviluppo Per selezionare il metodo di sviluppo migliore bisogna tenere in conto: il costo atteso di produzione, il tempo richiesto per lo sviluppo, il time to market. Anche la presenza di Profisafe è da decidere subito. Progetto customizzato In questo metodo, l'interfaccia PROFINET è incorporata in un design hardware e software che è stato ottimizzato per quanto riguarda la spesa per lo sviluppo e il time to market utilizzando soluzioni SF/HW disponibili in commercio. Schemi di progettazione HW con microcontrollori o FPGA standardizzati Progetto con moduli embedded L interfaccia PROFINET è fornita da moduli preassemblati disponibili in commercio. Si ottimizza la flessibilità e il time to market Gateway e accoppiatori esterni L interfaccia PROFINET è realizzata con un gateway/coupler collegato in serie al dispostivo da collegare. Non si cambia l elettronica originale. PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 7

8 Valutazione rispetto al tipo di implementazione Creare un prodotto partendo dai chip è sempre vantaggioso se la produzione è ad alti volumi Per produzioni sporadiche e limitate anche i gateway sono soluzioni percorribili Sviluppare soluzioni ProfiSafe richiede certificazioni specifiche, più semplici se previste fin dall inizio PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 8

9 Valutazione rispetto al metodo di sviluppo La scelta del metodo di sviluppo condiziona anch essa il progetto. E necessaria un analisi dei requisiti della soluzione finale PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 9

10 Soluzioni disponibili L offerta del mercato è ampia e articolata : 7 fornitori di moduli, 3 fornitori di PC card, 5 fornitori di gateway, 11 fornitori di chip e stack PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 10

11 Ulteriori profili implementabili PROFINET standardizza anche dei profili applicazione che aumentano l interoperabilità. I profili applicazione sono software aggiuntivo da inserire nel proprio oggetto, di solito possono convivere con le varie implementazioni E meglio decidere subito quale profilo implementare per usare la decisione durante la scelta delle metodologie/piattaforme PROFIsafe: profilo dedicato all implementazione della safety nelle applicazioni PROFIenergy: profilo dedicato al monitoraggio e al controllo degli assorbimenti energetici (prevede varie modalità di funzionamento a consumi differenziati) PROFIdrive: profilo scalabile per la gestione dei drive (dal posizionamento fino al controllo di corrente) PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 11

12 Certificazione dei dispositivi PROFINET (1) Un componente attivo (IO-Controller, IO-Device ) che utilizza il protocollo PROFINET non è automaticamente un dispositivo PROFINET. Per poter affermare che il prodotto è un componente PROFINET è necessario farlo certificare PROFIBUS International pubblica le specifiche dei test da eseguire per verificare l aderenza del dispositivo al protocollo PROFINET. L esecuzione dei test è possibile solo presso laboratori accreditati Il superamento del test permette di richiedere il certificato che viene rilasciato solo da PROFIBUS International Campagna di test nel laboratorio prove No Device Under Test OK? Si Certificazione attraverso PROFIBUS International PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 12

13 Certificazione dei dispositivi PROFINET (2) Certificare un prodotto equivale a garantirne le caratteristiche dal punto di vista PROFINET. La certificazione è utile all utente finale che è sicuro del buon funzionamento La certificazione è utile al costruttore che limita le sue responsabilità La certificazione PROFINET è obbligatoria per tutti gli elementi attivi di una rete che trasporta informazioni legate alla safety (cioè dove sono presenti dispositivi PROFIsafe), anche se non coinvolti nella funzione di sicurezza. PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 13

14 Certificazione dei dispositivi PROFINET (3) Esempio 1: un produttore realizza un nuovo componente PROFINET da zero progettando tutta l elettronica e il software. La certificazione è obbligatoria. Esempio 2: un produttore realizza un nuovo componente includendo nel suo progetto hardware (moduli embedded) e/o software (stack) di terze parti che implementano PROFINET. La certificazione è obbligatoria. Esempio 3: un produttore interfaccia un suo prodotto ad un gateway esterno che ha una porta PROFINET. Se il gateway esterno è certificato, non serve la certificazione. Se il gateway non è certificato, occorre la certificazione del gateway. Esempio 4: un produttore include un PLC/RIO certificato PROFINET nel cabinet del suo sistema. Il concetto di certificazione non si applica, il sistema si definisce dotato di interfaccia PROFINET. PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 14

15 Certificazione dei dispositivi/componenti passivi I componenti passivi sono importantissimi in una rete PROFINET (e, in generale, Ethernet) Cavi, connettori, accoppiatori elettro-ottici, pannelli di derivazione (patch panel ) costituiscono l ossatura della rete garantendo l integrità del segnale elettrico PROFIBUS International pubblica delle specifiche di riferimento per questi componenti e chiede che ogni costruttore autocertifichi che i suoi componenti siano migliori (o uguali) Una infrastruttura di impianto realizzata utilizzando solo componenti passivi con autocertificazione PROFINET è automaticamente adatta a trasportare il protocollo PROFINET. Rimangono da verificare il montaggio ed eventuali componenti strani PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 15

16 Supporto alla certificazione Documentazione chiara e completa How to get a certificate for a Profibus/Profinet device Step successivi per ottenere un certificato Elementi che devono essere forniti per poter iniziare il processo di certificazione Test specification for Profinet IO Device Procedure di prova eseguite per ottenere la certificazione di un device Documentazione necessaria da fornire in fase di test Test specification for Profinet IO Controller Procedure di prova eseguite per ottenere la certificazione di un Controller Documentazione necessaria da fornire in fase di test 16 PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 16

17 Supporto alla certificazione La certificazione dei dispositivi PROFINET può avvenire nei seguenti laboratori AIT - Institut für Automation & Industrial IT, FH Köln (Germany) an testlabs (Czech Republic) ComDeC (Germany) ifak e.v. Magdeburg (Germany) ITEI (Germany) Japanese PROFIBUS Organization Tokyo Test Lab (JPO-TTL) (Japan) PHOENIX TESTLAB GmbH (Germany) PROFI Interface Center (USA) PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 17

18 Supporto alla certificazione Molti fornitori di soluzioni per l implementazione di PROFINET forniscono anche aiuto per la certificazione PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 18

19 Rete di supporto mondiale PROFIBUS International offre una vasta rete di supporto mondiale PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 19

20 Rete di supporto italiana Due Centri di Competenza accreditati Due Centri di Training accreditati I centri di competenza offrono supporto tecnico a chiunque ne abbia bisogno e giocano un ruolo essenziale nell aiutare gli sviluppatori di strumenti e sistemi PROFIBUS e PROFINET. PROFIBUS & PROFINET ITALIA PI - CSMT Gestione scarl profinet@csmt.it Paolo Ferrari 20