Profinet set 2010
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O documento fornece um resumo sobre a tecnologia Profinet, descrevendo sua organização, crescimento e aplicações. A PI Internacional reúne mais de 500 profissionais em 50 grupos de trabalho para desenvolver as tecnologias Profinet e Profibus. A Profinet tem crescido 40% ao ano e atingiu 2,1 milhões de nós instalados, liderando o mercado de redes industriais baseadas em Ethernet. A Profinet permite comunicação em tempo real e serviços da TI simultaneamente por meio de protocolos como IO, IRT
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Profinet set 2010
- 2. Introdução Descrição Geral Conceitos básicos Funções Avançadas Engenharia 1. 2. 3. 4. 5. Conteúdo Denilson Pegaia – Set. 2010 Tecnologia Profinet
- 3. WG 1 Procedures, Quality Management Manfred Patz WG 2 PROFIBUS PA Certification Fedor Meyer WG 3 PROFIBUS DP Slave Certification Arne Neumann WG 4 PROFIBUS DP Master Certification Johannes Werner WG 5 PROFINET Certification Manfred Popp WG 6 PCC Max Felser WG 7 PROFIsafe Certification Manfred Popp WG 8 PROFIdrive Certification Klaus Götz WG 9 Training Dennis van Booma WG 10 EDD Certification Andreas Zirkler TC 1 Test and Certification Manfred Patz WG 1 Industrial WLAN Rene Bischof WG 2 Fiber Optic Components Hermann Loske WG 3 Data Link & Application Layer Thorsten Szczepanski WG 4 Communication Function Blocks Hans-Peter Otto WG 5 PROFINET Core Norbert Bechstein WG 6 Passive Network Components Andreas Huhmann WG 7 Intrinsic Safety Gerhard Hammer WG 8 Active Network Components & Management Ingo Landgraf WG 9 Fieldbus Integration Gunnar Lessmann WG 10 PROFINET CBA Georg Biehler WG 11 PROFINET IO Gerhard Schweigert WG 12 Wireless Sensor / Actor Networks H. Gerlach-Erhardt / Ch. Weiler WG 13 Installation Guide Karl-Heinz Niemann TC 2 Communication Profiles Christian Diedrich WG 3 PA Devices Christian Diedrich WG 10 Weighing & Dosage Devices Thomas Bangemann WG 11 Intelligent Pumps Jochen Müller WG 13 Remote IO for Process Control Martin Wollschlaeger WG 17 Lab Devices Christian Diedrich TC3 PA Process Automation Profiles Raimund Sommer WG 2 WG 4 Encoder Ulf Thorsander WG 6 PROFIdrive Karl Weber WG 7 Fluid Power/Hydraulics Mario Thron WG 8 SEMI Devices prov. Peter Wenzel WG 9 Identification Systems Thomas Bangemann WG 12 Low Voltage Switch Gear Andreas Bäumler WG 15 Master Profiles Wolf-D. Zabel WG 16 IO-Link Joachim Lorenz WG 1 Robots & Numerical Controls prov. Peter Wenzel WG 5 PROFIsafe Herbert Barthel WG 18 PROFINET Security Franz Köbinger WG 19 Train Applications Rudolf Schmidt Safety/Security Relevant Wolfgang Stripf TC 3 FA Factory Automation Profiles Harald Hammon WG 1 Device Description Language Ingo Weber WG 2 GSD Specification Herbert Oppmann WG 3 WG 4 DCS Requirements B. Möller/B. Wansner WG 5 Web Integration Joachim Feld WG6 XML@PROFIBUS Martin Wollschlaeger WG7 MES and PROFINET prov. Peter Wenzel WG8 TCI André Starke WG 9 FDI Martin Wollschlaeger TC 4 System Integration Achim Laubenstein WG 1 Factory Automation Thomas Schott WG 2 Process Automation J. Müller/Th. Bartsch WG 3 Standardization Strategy Peter Wenzel WG 4 PROFINET Xaver Schmidt WG 5 PROFIdrive Walter Möller-Nehring WG 6 PROFIsafe Rainer Kremp WG 7 Research & Education K.-H. Niemann/F. Schiller TC 5 Marketing Thomas Schott Advisory Board Grupos de Trabalho relacionados à PROFINET Introdução - Panorama da Tecnologia Profinet A Organização da PI Internacional Página 3 Mais de 500 profissionais mundialmente organizados em 50 Grupos de Trabalho Esse poder de inovação garante o futuro das tecnologias PROFIBUS e PROFINET Denilson Pegaia – Set. 2010
- 4. PI (PROFIBUS & PROFINET International) Associação Regional Competence Centers Laboratórios De Testes Centros de Treinamento Tecnologia Baseada Em Fieldbus (RS485) Tecnologia Baseada Em Ethernet Tecnologias Introdução - Panorama da Tecnologia Profinet Associação Profibus e a Profibus Internacional Página 4Denilson Pegaia – Set. 2010
- 5. 3 Mio. 1 Mio. 2 Mio. 3 Mio. 4 Mio. Time 2001 2004 2005 20062002 2003 2007 2008 2009 2010 PROFINET Nodes 1.14 Mio. Growth 40% 1.6 Mio. 40% de aumento de nós instalados em 2008 2.1 Mio de nós colocam a PROFINET na liderança das rede industriais baseadas em Ethernet Crescimento maior que PROFIBUS (comparado com o crescimento do na introdução da tecnologia) Introdução - Panorama da Tecnologia Profinet Contabilização de nós instalados 2.1 Mio. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 6. Por que usar Ethernet em um ambiente industrial? Uma estrutura de rede uniformizada Continuidade até o chão de fábrica Redução de interfaces Engenharia em qualquer ponto da planta Uso das vantagens da TI nas áreas de produção Acesso remoto Serviços de Web Atualização de Software Melhorias em relação aos sistemas hoje existentes Alta desempenho Quantidades ilimitadas Operação simples Denilson Pegaia – Set. 2010
- 7. Localização Ambiente hostil Escritórios com ar condicionado Instalação Pessoal de montagem industrial Especialistas de rede Topologia Dependente da planta Estrela Disponibilidade Interrupções na rede < 300 ms Faixa aceitável variando de segundos até alguns minutos Densidade de dispositivos Baixa, switch’s com poucas portas Alta, switch’s com muitas portas Monitoração da rede É parte da supervisão da planta Feita por pessoa(s) especialmente treinada(s) EscritórioIndústria Diferenças entre a rede industrial e rede de escritório Denilson Pegaia – Set. 2010
- 8. PROFINET – a solução! PROFINET é um padrão aberto de Ethernet Industrial para automação PROFINET é baseado na Ethernet Industrial PROFINET utiliza TCP/IP e padrões da TI PROFINET é Ethernet em tempo real PROFINET permite a integração com outras redes de campo Denilson Pegaia – Set. 2010
- 9. Introdução Descrição Geral Conceitos básicos Funções Avançadas Engenharia 1. 2. 3. 4. 5. Conteúdo Denilson Pegaia – Set. 2010
- 10. • Comunicação padronizada com baixos tempos de reação • Serviços da TI e de tempo real simultaneamente, em um só cabo • Comunicação em tempo real adaptável à aplicação, deste aplicações pouco críticas em relação ao tempo até aplicações de alto desempenho • Comunicação TCP/IP ilimitada <1ms10ms100ms Internet Automação industrial TCP/IP Tempo realDados do processo Serviços da TI Descrição Geral PROFINET: áreas de aplicação Denilson Pegaia – Set. 2010
- 11. • PROFINET IO (RT): • Comunicação entre PLC e periferia de campo • Leitura / escrita de IO • Grande velocidade • Grande número de participantes Internet Descrição Geral PROFINET IO (RT) - áreas de aplicação <1ms10ms100ms Automação industrial TCP/IP Tempo realDados do processo Serviços da TI Denilson Pegaia – Set. 2010
- 12. Descrição Geral PROFINET IO (RT) - Classes de dispositivos Controlador de E/S (IO Controller): • Troca de sinais de E/S com os dispositivos no campo • Acesso aos sinais de E/S via imagem do processo Dispositivo de E/S (IO Device): • O dispositivo de campo alocado ao controlador de E/S Supervisor (Supervisor): • IHM, estação de engenharia e diagnóstico PLC Controlador de E/S PC Supervisor Dispositivo de campo Dispositivo de E/S Parametrização Diagnose Status/Controle Configuração Dados do processo Diagnose Denilson Pegaia – Set. 2010
- 13. Descrição Geral PROFINET IO (RT) - Comparação de desempenho Parâmetro PROFIBUS PROFINET Numero de nós 126 > 16.777.216 Numero de bytes 244 1440 Velocidade da rede 12 Mbps 100 Mbps Denilson Pegaia – Set. 2010
- 14. • PROFINET IO (IRT): • Motion Control • Sincronismo de eixos • Sincronismo preciso da troca de dados • Grande velocidade Internet Descrição Geral PROFINET IO (IRT) - áreas de aplicação <1ms10ms100ms Automação industrial TCP/IP Tempo realDados do processo Serviços da TI Denilson Pegaia – Set. 2010
- 15. Descrição Geral PROFINET IO (IRT) Ciclo 1 Ciclo 2 = slot de tempo Ciclo n Canal IRT Canal padrão Por ex.: ciclo de controle de posicionamento de 1 ms Comunicação isócrona Comunicação padrão Canal IRT Canal padrão Canal IRT Determinação de tempos para o sistema de comunicação (com ERTEC) Faixas de tempo separadas para IRT e RT/TCP/IP Sincronização do tempo de ciclo obtida por hardware de alta precisão (variação <1µs) Comunicação tempo real Dados TCP/IPDados IRT Dados RT Denilson Pegaia – Set. 2010
- 16. • PROFINET CBA: • Comunicação entre equipamentos inteligentes (PLC, HMI, PC) • Intertravamentos, interface com usuário • Conexões múltiplas • Aplicações padronizadas • Flexibilidade Internet Descrição Geral PROFINET CBA - áreas de aplicação <1ms10ms100ms Automação industrial TCP/IP Tempo realDados do processo Serviços da TI Denilson Pegaia – Set. 2010
- 17. Descrição Geral PROFINET CBA - O que é Automação Baseada em Componentes? Máquina 1 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Máquina 2 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Máquina 3 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Máquina 4 ON STARTING START READY STOP Lifestate RUNNING HELD Modularização simples de fábricas e linhas de produção utilizando inteligência distribuída Comunicação entre dispositivos ao longo da linha de produção Configuração gráfica da comunicação entre os módulos tecnológicos Coordenador da planta ON BOOL BOOL STARTING START BOOL BOOL READY STOP BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING BOLD HELD Denilson Pegaia – Set. 2010
- 18. Descrição Geral PROFINET CBA - O que é um Componente? Um Componente PROFINET é uma unidade funcional reutilizável Unidade com uma funcionalidade de automação, implementada por um programa de software Contém interfaces pré-definidas para executar troca de dados com outros componentes Máquina ON BOOL BOOL STARTING START BOOL BOOL READY STOP BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING BOLD HELD Máquina Mecânica Controlador Função IHM Denilson Pegaia – Set. 2010
- 19. Descrição Geral PROFINET CBA - configurar ao invés de programar Configuração gráfica dos links de comunicação Independente da programação dos PLC em sí Máquina 1 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT Máquina 3 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT Máquina 2 START BOOL BOOL STARTING STOP BOOL BOOL READY Cnt_IN BOOL UI1 Lifestate BOOL RUNNING I4 Cnt_OUT PROFINET padroniza A descrição dos módulos tecnológicos Comunicação implícita entre os módulos Denilson Pegaia – Set. 2010
- 20. Introdução Descrição Geral Conceitos básicos Funções Avançadas Engenharia 1. 2. 3. 4. 5. Conteúdo Denilson Pegaia – Set. 2010
- 21. Conceitos básicos Desafios para determinismo e tempo real: • Evitar colisões • Confiabilidade (qualidade) do sinal • Evitar perda de desempenho com tráfego (alheio) • Implantação dentro das camadas Ethernet Denilson Pegaia – Set. 2010
- 22. Conceitos básicos - Evitar colisões Denilson Pegaia – Set. 2010
- 23. Conceitos básicos - Evitar colisões • Half Duplex e atraso na propagação do sinal • O atraso pode inviabilizar a coordenação de quem fala quando • Full Duplex • Sem restrição por atraso de comunicação Denilson Pegaia – Set. 2010
- 24. Conceitos básicos - Confiabilidade (qualidade) do sinal Denilson Pegaia – Set. 2010
- 25. Conceitos básicos - Confiabilidade (qualidade) do sinal - Papel do Switch • Interpreta o telegrama e passa apenas os válidos (Store & Forward). Denilson Pegaia – Set. 2010
- 26. Conceitos básicos - Confiabilidade (qualidade) do sinal - Papel do Switch • Regenera o nível do sinal (a semelhança do repetidor do Profibus). • Lance de 100m entre equipamentos para cabo de cobre, 26 km para fibra ótica. • Cabo de cobre e fibra ótica podem ser intercalados livremente. • Sem maiores restrições quanto ao número de repetidores que podem ser intercalados. 100m 100m 100m 100m Denilson Pegaia – Set. 2010
- 27. Conceitos básicos - Confiabilidade (qualidade) do sinal - Papel do Switch • Pode ser incorporado equipamentos finais (IO Controller, IO Device, Supervisor). Denilson Pegaia – Set. 2010
- 28. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego Denilson Pegaia – Set. 2010
- 29. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Direciona o telegrama de entrada apenas para a porta de destino. • Proporciona comunicações em paralelo. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 30. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Switch recebe a todos e empilha tarefas. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 31. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Switch recebe a todos e empilha tarefas. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 32. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Switch recebe a todos e empilha tarefas. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 33. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Switch recebe a todos e empilha tarefas. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 34. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Switch recebe a todos e empilha tarefas. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 35. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Sinais de alta prioridade são levados em conta primeiro. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 36. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Sinais de alta prioridade são levados em conta primeiro. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 37. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Sinais de alta prioridade são levados em conta primeiro. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 38. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Sinais de alta prioridade são levados em conta primeiro. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 39. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Ordenamento de fila: vários telegramas para um mesmo destino • Sinais de alta prioridade são levados em conta primeiro. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 40. Conceitos básicos - Evitar perda de desempenho com tráfego - Papel do Switch • Para modo IRT, tem apoio de ERTEC. ERTEC 64 bytes Cut Through 7µs 1518 bytes Cut Through 7µs 64 bytes Store and Forward 7µs 1518 bytes Store and Forward 123µs Denilson Pegaia – Set. 2010
- 41. Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet Denilson Pegaia – Set. 2010
- 42. Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Modelo ISO / OSI Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Layer 7 Layer 3 Layer 2 Layer 1 Layer 4 Layer 5 Layer 6 Aplicação Rede Link Físico Transporte Seção Apresentação Orientado a usuário Orientado a rede Denilson Pegaia – Set. 2010
- 43. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Profibus RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA Denilson Pegaia – Set. 2010
- 44. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Ethernet RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA TCPISO RCF 1006 ETHERNET UDP IP Denilson Pegaia – Set. 2010
- 45. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Ethernet + Exemplos de IT RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA ETHERNET UDP IP 53 DNS Serviços Domínio 161 162 SNMP Gerenc. Rede 80 HTTP Aplicaç. WWW 25 POP SMTP Correio Eletr. TCP Denilson Pegaia – Set. 2010
- 46. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Ethernet + Exemplos de IT RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA ETHERNET UDP TCP IP IT Denilson Pegaia – Set. 2010
- 47. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Profinet RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA ETHERNET UDP TCP IP IT RT IRT Configuração Diagnose Dados ERTEC 400 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 48. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Profinet RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA ETHERNET UDP TCP IP IT RT IRT Configuração Diagnose Dados ERTEC 400 Canal padrão TCP/IP e UDP/IP Parametrização e configuração Dados de diagnose Denilson Pegaia – Set. 2010
- 49. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Profinet RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA ETHERNET UDP TCP IP IT RT IRT Configuração Diagnose Dados ERTEC 400 Canal tempo real RT Transmissão cíclica de alto desempenho de dados do usuário Mensagens / alarmes disparados por eventos Denilson Pegaia – Set. 2010
- 50. Physical Data Link Network Transport Presentation Session Application Conceitos básicos - Implantação dentro das camadas Ethernet • Profinet RS485 PROFIBUS FDL IEC 1158 -2 FMS DP PA ETHERNET UDP TCP IP IT RT IRT Configuração Diagnose Dados ERTEC 400 Canal tempo real IRT Transmissão cíclica sincronizada de alto desempenho de dados do usuário Variação <1 μ seg Denilson Pegaia – Set. 2010
- 51. Conceitos básicos •PROFINET IO (RT) •PROFINET IO (IRT) •Estrutura do telegrama Denilson Pegaia – Set. 2010
- 52. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) PROFINET IO (RT) •CR e AR •Modelo Produtor Consumidor •Unidades de tempo •Reserva de banda •Fator de redução •Offset Denilson Pegaia – Set. 2010
- 53. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) AR e CR IO Controller AR IO Device Standard/TCP Configuration Realtime Channel User data Realtime Channel Alarms Alarm CR IO Data CR Record Data CR AR = Aplication Relation • Elemento lógico virtual que representa um canal de comunicação entre dois equipamentos (semelhante à abertura de uma seção ou VPN). CR = Communication Relation • Tipo de comunicação dentro de um AR AR CR IO AR Troca de dados cíclicos (IO) e Acíclicos (Records + Alarmes) Supervisor AR Entre Supervisor e IO Device, com presença do IO Controller (Diag ./ Parametr.) Implicit AR Entre Supervisor e IO Device, com presença do IO Controller (Diag ./ Parametr.) Denilson Pegaia – Set. 2010
- 54. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) Modelo Produtor Consumidor Modelo Provedor Consumidor: • Envio de dados ciclicamente, em tempo fixo, sem confirmação • O consumidor, contudo controla um tempo máximo para chegada dos telegramas • A conexão é supervisionada pelo envio bidirecional de pacotes de status Denilson Pegaia – Set. 2010
- 55. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) Modelo Produtor Consumidor Modelo Provedor Consumidor: • Envio de dados ciclicamente, em tempo fixo, sem confirmação • O consumidor, contudo controla um tempo máximo para chegada dos telegramas • A conexão é supervisionada pelo envio bidirecional de pacotes de status t2 = k t1 e.g. t2= 3 t1 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 56. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) PROFINET IO (RT) RTA NRT RT: Telegramas relacionados a comunicação em Tempo Real síncrona (e.g. troca de dados de IO) RTA: Telegramas relacionados a comunicação em Tempo Real assíncrona (e.g. alarmes, interrupções) NRT: Telegramas relacionados a comunicação genérica (não Tempo Real) RT Denilson Pegaia – Set. 2010
- 57. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) PROFINET IO (RT) Send Clock Time: • Intervalo no qual dados cíclicos são enviados • É múltiplo de uma unidade de tempo de 31,25 µs (1/32 1ms) • Send Clock Time = k . 31,25 µs (k = Send Clock Time = 1..128 = 31 µs .. 4ms ) Bandwidt: • Bandwidt = (tRT + tRTA) / tsend clock t1 tRT tRTA tNRT tReserve T Send Clock 31,25 µs RTA NRTRT RTA NRTRT Denilson Pegaia – Set. 2010
- 58. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) PROFINET IO (RT) Reducion Ratio: • Nem todos os IO precisam ser atualizados no mesmo intervalo de tempo • Dependendo da prioridade, o IO pode ser transmitido em intervalos maiores (2n) • Send Inteval = Send Clock * 2n, onde n = reduction factor Send Cycle: • É o maior tempo de envio T Send Clock Phase 1 T Send Clock Phase 2 Send Cycle Reduction ratio = 0 Send Inteval = 1 Send Clock Reduction ratio= 1 Send Inteval = 2 Send Clock Denilson Pegaia – Set. 2010
- 59. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) PROFINET IO (IRT) •Definição •Sincronismo de relógio •Jitter •Sincronia de escrita / leitura •Sincronia de comunicação •Opção para alta flexibilidade •Opção para alto desempenho •Estrutura de telegramas Denilson Pegaia – Set. 2010
- 60. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Definição Modo Isócrono significa: sincronizar a comunicação • Todos os IO leem e escrevem seus dados um mesmo momento • A comunicação é otimizada de modo a dar suporte a este requisito • O ponto inicial para a sincronização é que todos os participantes estejam referenciados a um sistema de relógio único Denilson Pegaia – Set. 2010
- 61. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Jitter Jitter: • É a variação entre o tempo projetado para recebimento do telegrama e o tempo efetivo em que ele chega Jitter (max 1µs) Tempo de ciclo xxx ms Denilson Pegaia – Set. 2010
- 62. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Sincronismo de relógio Protocolo de sincronismo PTCP (Precision Transparent Clock Protocoll): • O sinal de relógio é retransmitido com o mínimo de processamento interno. • Os atrasos de transmissão devem ser conhecidos e compensados internamente. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 63. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Sincronismo de relógio Medição dos atrasos • Emissor envia telegrama contendo horário T1 e mede o tempo de retorno. • Pela diferença dos tempos ele calcula o tempo de atraso do trecho. • O processamento interno do receptor deve ser compensado: • ou o receptor acrescenta o tempo de chegada e partida do telegrama • ou ele informa seu atraso interno (e.g. dado de fábrica) T1 T2 Atraso: (T2 – T1 – Δreceptor) / 2 Componente Atraso típico Cabo 5 ns/m Equipamentos 100-300 ns Switch 10 µs Denilson Pegaia – Set. 2010
- 64. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Sincronismo de leitura / escrita A leitura (escrita) de toda a periferia IRT é feita num tempo determinado • Cada periferia tem tempos de leitura (escrita) próprios • Por isso é acrescidos tempos (Ti, To) para que os eventos de leitura (escrita) sejam sempre simultâneos. Send Cycle Ti Leitura Leitura Programa Escrita To Escrita Denilson Pegaia – Set. 2010
- 65. Conceitos básicos - PROFINET IO (RT) Sincronia de Comunicação • Dentro da sincronia de comunicação cada tipo de telegrama deve ter uma prioridade para transmissão. RTA NRT RT: Telegramas relacionados a comunicação em Tempo Real síncrona (e.g. troca de dados de IO) RTA: Telegramas relacionados a comunicação em Tempo Real assíncrona (e.g. alarmes, interrupções) NRT: Telegramas relacionados a comunicação genérica (não Tempo Real) RT IRT: Telegramas relacionados a comunicação em Tempo Real Isócrona (e.g. troca de dados de IO) IRT Denilson Pegaia – Set. 2010
- 66. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Sincronia de Comunicação Ciclo 1 Ciclo 2 = slot de tempo Ciclo n Canal IRT Canal padrão Por ex.: ciclo de controle de posicionamento de 1 ms Comunicação isócrona Comunicação padrão Canal IRT Canal padrão Canal IRT São reservadas faixas de tempo separadas para IRT e RT/TCP/IP Comunicação tempo real IRT IRT IRT IRTDados IRT RT A RT RT RT NRT NRTDados TCP/IPDados RT Denilson Pegaia – Set. 2010
- 67. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Opção para alta flexibilidade - IRTflex (Real Time Class 2) Send Cycle Banda reservada Banda requerida Reserva banda única • A otimização de uso não é máxima, mas têm-se flexibilidade na topologia Denilson Pegaia – Set. 2010
- 68. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Opção para alto desempenho - IRTtop (Real Time Class 3) Send Cycle Banda reservada Banda requerida Reserva banda IRT individualizada • A otimização de uso é máxima, mas têm-se que pré-definir a topologia • Sequencia de transmissão é otimizada (detalhes a seguir) Denilson Pegaia – Set. 2010
- 69. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Opção para alto desempenho - IRTtop (Real Time Class 3) Send Cycle Otimização da sequencia de envio • A sequencia de envio é otimizada em função da disposição dos equipamentos • Promove maior fluidez e simultaneidade da transmissão. Denilson Pegaia – Set. 2010
- 70. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Opção para alto desempenho - IRTtop (Real Time Class 3) Send Cycle Otimização da sequencia de envio • A sequencia de envio é otimizada em função da disposição dos equipamentos • Promove maior fluidez e simultaneidade da transmissão. 3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 71. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Opção para alto desempenho - IRTtop (Real Time Class 3) Send Cycle Otimização da sequencia de envio • A sequencia de envio é otimizada em função da disposição dos equipamentos • Promove maior fluidez e simultaneidade da transmissão. 3 2 3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 72. Conceitos básicos - PROFINET IO (IRT) Opção para alto desempenho - IRTtop (Real Time Class 3) Send Cycle Otimização da sequencia de envio • A sequencia de envio é otimizada em função da disposição dos equipamentos • Promove maior fluidez e simultaneidade da transmissão. 3 2 3 1 2 3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 73. Introdução Descrição Geral Conceitos básicos Funções Avançadas Engenharia 1. 2. 3. 4. 5. Conteúdo Denilson Pegaia – Set. 2010
- 74. Funções Avançadas •Endereçamento automático •Inicialização rápida •Docking station •I Device •Shared Device •PROFIdrive •PROFIsafe •PROFIenergy •Redundância Denilson Pegaia – Set. 2010
- 75. Funções Avançadas Endereçamento automático Denilson Pegaia – Set. 2010
- 76. Funções Avançadas Endereçamento • Tipos de endereços relevantes: • TCP: Configuração e diagnose • MAC: RT / IRT (único por equipamento, definido na fabricação) • “Nome”: Interface amigável com o usuário Denilson Pegaia – Set. 2010
- 77. Funções Avançadas Endereçamento • Tipos de endereçamento • Pelo Nome • Pela Topologia Denilson Pegaia – Set. 2010
- 78. Funções Avançadas Endereçamento pelo Nome • IO Controller tem a informação do Nome e IP dos IO Devices • IO Device tem informação de seu próprio do Nome e seu endereço MAC (de fábrica) Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? Nome: “X” IP: ? MAC: 00.06.01.02.03.01 IO Controller IO Device Denilson Pegaia – Set. 2010
- 79. Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? Nome: “X” IP: ? MAC: 00.06.01.02.03.01 Funções Avançadas Endereçamento pelo Nome • IO Controller pergunta pelo nome do IO Device na rede IO Controller “X”? IO Device Denilson Pegaia – Set. 2010
- 80. Funções Avançadas Endereçamento pelo Nome • IO Device responde informando Endereço MAC Estou aqui! Meu MAC é 00.06.01.02.03.01 Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: 00.06.01.02.03.01 Nome: “X” IP: ? MAC: 00.06.01.02.03.01 IO Controller IO Device Denilson Pegaia – Set. 2010
- 81. Funções Avançadas Endereçamento pelo Nome • IO Controller atribui o IP ao IO Device • Iniciam-se as atividades normais de comunicação Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: 00.06.01.02.03.01 Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: 00.06.01.02.03.01 IO Controller “X”, assuma IP 192.168.0.1 IO Device Denilson Pegaia – Set. 2010
- 82. Origem Porta Destina Porta Controller 1 “X” 1 “X” 2 “Y” 1 “X” 3 “Z” 1 Funções Avançadas Endereçamento pela Topologia • Durante energização cada elemento lê o endereço MAC e nome dos equipamentos ligados a cada uma de suas portas Dados do IO Device: Nome: “Z” IP: 192.168.0.3 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “Y” IP: 192.168.0.2 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? IO Controller Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Y Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Z Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device X1 1 1 1 2 3Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 IO Controller 00.06.01.02.03.A1 2 Y 00.06.01. 22.C3.01 3 Z 00.06.01.D2.03.EE Denilson Pegaia – Set. 2010
- 83. Origem Porta Destina Porta Controller 1 “X” 1 “X” 2 “Y” 1 “X” 3 “Z” 1 Funções Avançadas Endereçamento pela Topologia • Como dado de projeto, o IO Controller sabe nome, IP e posição física de cada IO Device na rede Dados do IO Device: Nome: “Z” IP: 192.168.0.3 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “Y” IP: 192.168.0.2 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? IO Controller Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Y Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Z Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device X1 1 1 1 2 3Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 IO Controller 00.06.01.02.03.A1 2 Y 00.06.01. 22.C3.01 3 Z 00.06.01.D2.03.EE Denilson Pegaia – Set. 2010
- 84. Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Origem Porta Destina Porta Controller 1 “X” 1 “X” 2 “Y” 1 “X” 3 “Z” 1 Funções Avançadas Endereçamento pela Topologia • No caso de troca de equipamento, o IO Controller busca nos IO devices o MAC do novo parceiro. Dados do IO Device: Nome: “Z” IP: 192.168.0.3 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “Y” IP: 192.168.0.2 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? IO Controller Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device “?” Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Z Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device X1 1 1 1 2 3 X, qual o MAC do equipamento ligado à sua porta 2? Porta Nome MAC 1 IO Controller 00.06.01.02.03.A1 2 Y 00.06.01. 22.C3.01 3 Z 00.06.01.D2.03.EE Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 85. Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Origem Porta Destina Porta Controller 1 “X” 1 “X” 2 “Y” 1 “X” 3 “Z” 1 Funções Avançadas Endereçamento pela Topologia • No caso de troca de equipamento, o IO Controller busca nos IO devices o MAC do novo parceiro. Dados do IO Device: Nome: “Z” IP: 192.168.0.3 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “Y” IP: 192.168.0.2 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? IO Controller Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device “?” Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Z Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device X1 1 1 1 2 3 O IO Device ligado à minha porta 2 tem MAC 00.06.01. 22.C3.01 Porta Nome MAC 1 IO Controller 00.06.01.02.03.A1 2 Y 00.06.01. 22.C3.01 3 Z 00.06.01.D2.03.EE Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 86. Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Origem Porta Destina Porta Controller 1 “X” 1 “X” 2 “Y” 1 “X” 3 “Z” 1 • No caso de troca de equipamento, o IO Controller busca nos IO devices o MAC do novo parceiro. Dados do IO Device: Nome: “Z” IP: 192.168.0.3 MAC: ? Dados do IO Device: Nome: “Y” IP: 192.168.0.2 MAC: ? Funções Avançadas Endereçamento pela Topologia Dados do IO Device: Nome: “X” IP: 192.168.0.1 MAC: ? IO Controller Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device “?” Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device Z Nome: ? IP: ? MAC: 00.06.01.02.0 3.01 IO Device X1 1 1 1 2 3 O IO Device 00.06.01. 22.C3.01 assuma nome Y, IP... Porta Nome MAC 1 IO Controller 00.06.01.02.03.A1 2 Y 00.06.01. 22.C3.01 3 Z 00.06.01.D2.03.EE Porta Nome MAC 1 X 00.06.01.02.03.D3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 87. Introdução Descrição Geral Conceitos básicos Funções Avançadas Engenharia 1. 2. 3. 4. 5. Conteúdo Denilson Pegaia – Set. 2010
- 89. Engenharia Topologias Nutzen: Todas as topologias podem ser utilizadas A estrutura em anel garante alta disponibilidade A estrutura em linha minimiza os custos de cabeamento Configurações mistas de fibra, cabo e rádio possível. Estruturas otimizadas de rede para redução de custos em todas as aplicações Linha Estrela Anel Árvore Wireless Denilson Pegaia – Set. 2010
- 90. Engenharia Cabos e Instalação • Comparação Profibus x Profinet 100 m 12 M bit / s 1000 m 187,5 k bit / s 500 k bit / s 400 m 200 m 1,5 M bit / s 100 m 100 M bit / s Denilson Pegaia – Set. 2010
- 91. Engenharia Cabos e Instalação • PROFINET mantém padrão Ethernet para meio físico, mas oferece opções robustas para ambiente industrial. Cabos Dados Dados e Potência Conectores IEC 61784-5-3 PROFINET componentes de cabeamento de rede Denilson Pegaia – Set. 2010
- 92. Integração flexível de I/O distribuído do PROFIBUS e PROFINET Proteção do Investimento Configuração da remota mesma metodologia Configuração do PLC mesma metodologia GSDML Estação remota: Mudança apenas no módulo de interface Modulos de periferia são usados indistintamente PROFIBUS PROFINET Engenharia Configuração Denilson Pegaia – Set. 2010
- 93. Engenharia Configuração IO-Controller PROFINET IO-Supervisor/ Estação de engenharia Configuração IO-Devices 1 Importa e configura GSDML na estação de engenharia 2 Download da configuração no IO Controller 3 Troca de dados cíclica entre IO Controller e IO Devices 1 2 3 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 94. Engenharia Diagnóstico - Informação estruturada de diagnóstico Diagnósticos de dispositivo PROFINET Em três níveis: Dispositivo / slot / canal Para componentes de rede: Endereço Localização do erro Canal 0 Canal 1 Canal 2 Canal n+x Módulo 1 ... Canal 0 Canal 1 Canal 2 Canal n+x ... Canal 2 ... Módulo 2 Nível 3: erro no canal (por ex.: fio quebrado no canal 2) Nível 2: erro no módulo (por ex.: Módulo 3) Nível 1: erro no dispositivo (por ex.: ilha de válvulas 2) Diagnósticos Open Network Endereço IP, Localização, Estatísticas Diagnósticos Open Network SNMP Web Canal 0 Canal 1 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 95. Engenharia Diagnóstico Dispositivo E/S 1 Dispositivo E/S 2 O Switch transmite na PROFINET os diagnósticos dos IO Device Avaliação na CPU, SW ou IHM, também com mensagem de falha do sistema O Switch informa distúrbios na rede como diagnóstico PROFINET ao IO Controller(1) Configuração do Switch como um IO Device (GSDML) Canal adicional SNMP para dados padrão (2) Dispositivo E/S 1 Dispositivo E/S 2 Controlador E/S Controlador E/S Dispositivo E/S 3 1 2 Denilson Pegaia – Set. 2010
- 96. Tecnologia Profinet Denilson Pegaia – Set. 2010