Dem Trend folgend zeichnen sich leistungsstarke Steuerungslösungen durch verschiedene Anschlussmöglichkeiten aus. Die Steuerungen sind in der Lage, Kommunikation über verschiedene Bussysteme abzuwickeln und dabei im gesamten Netz Durchgängigkeit für den Datenverkehr zu realisieren. Dies ermöglicht dem Anwender, neue Funktionen und Leistungsmerkmale einzuführen, aber auch bestehende Anlagenteile lückenlos einzubinden. Oder bewährte und lieb gewonnene Gerätetechnik, die nicht oder noch nicht Ethernet-fähig ist, weiter zu verwenden und damit unter anderem auch Investitionen zu schützen. Echtzeit-Ethernet-fähige Steuerungen ermöglichen einheitliche Verkabelungsstrukturen in allen Ebenen der Automatisierung. Sie helfen aber auch, sinnvolle und hilfreiche Technologien aus dem IT- bzw. Internetbereich zu übernehmen und somit beispielsweise die Diagnose für den Anwender zu vereinfachen. All dies erfordert von den Controllern höheres Datenaufkommen, um bei sehr kurzen Reaktionszeiten auf Zustandswechsel schnelle Regelungen mit hoher Genauigkeit und geringen Zykluszeiten verarbeiten zu können. Der Ein- oder Umstieg wird durch die Bereitstellung der bekannten Werkzeuge für das Engineering und die Wartung erleichtert. Diese Tools unterstützen neben den bewährten auch die neuen, erweiterten Funktionen. Alle diese Aspekte unterstreichen die Forderung, die Effizienz der Produktionsanlagen stetig zu verbessern. Für diese hochperformanten Anforderungen hat Siemens Automation and Drives drei neue Hochleistungs-Controller der Simatic S7-400-Reihe in zwei Leistungsstufen (414-3 PN/DP und 416-3 PN/DP) mit integrierter Profinet-Schnittstelle entwickelt, sowie für sicherheitsrelevante Anwendungen zusätzlich die CPU 416F-3 PN/DP. Schnelle Kommunikation Bei den drei neuen S7-400-Controllern sind für eine flexible Einbindung in verschiedene Automatisierungsszenarien drei integrierte Bus-Schnittstellen implementiert worden, zweimal Profibus und einmal Profinet. Damit gewährleisten diese neuen Baugruppen den direkten Anschluss zum einen an Profinet, dem auf Industrial Ethernet basierenden Kommunikationsstandard, und zum anderen, wie aus der Vergangenheit gewohnt, an die Welt von Profibus. Die Verwendung des Profinet-Asic Ertec 400 bildet die Basis für leistungsfähige Ethernet-Daten-Kommunikation und ermöglicht durch seine Switch-Funktion bei allen drei Controllern die Bereitstellung von zwei von außen zugänglichen Profinet-Ports. Dadurch lassen sich neben hierarchischen Netztopologien auch Linienstrukturen mit den neuen S7-400-Controllern realisieren. Das reduziert einerseits den Verkabelungsaufwand, andererseits die Installation zusätzlicher Switches. Neben den Kommunikationsdiensten Profinet IO und Profinet CBA unterstützen die CPUs die offenen Transportprotokolle TCP/IP, UDP und ISO on TCP. Dies gewährleistet neben der echtzeitfähigen auch die zeitunkritische, dafür aber meistens datenintensivere Kommunikation über ein- und dieselbe Profinet-Leitung. Und hierbei macht es keinen Unterschied, ob Profinet Port 1, 2, oder gar beide gemeinsam verwendet werden. Die Controller sind somit in der Lage, so genannte Standard-Ethernet-Kommunikation, beispielsweise zu Leitrechnern oder Visualisierungs-Servern, oder deterministische Kommunikation im Feldbereich zu dezentralen Peripheriesystemen auf Basis von Profinet IO zu realisieren. Außerdem liefert die Integration des Asic-Bausteins Ertec 400 in die CPU die hardwareseitige Unterstützung für schnelle Echtzeitreaktionen am Profinet. Auch für die neuen Profinet-Controller bestehen weiterhin die vertrauten Anschlussoptionen für das Profibus-DP-Protokoll. Diese sind an zwei Profibus-Schnittstellen (12 MBit/s) verfügbar, wobei eine als kombinierte Schnittstelle Multi-Point-Interface (MPI)- und DP-Protokolle unterstützt. Die zweite Schnitt-stelle ist optional steckbar und unterstützt ausschließlich die DP-Funktionalität. Dadurch ist sichergestellt, dass auch weiterhin wie gewohnt Profibus-Geräte verwendet werden können. Durch erheblich kürzere Befehlsverarbeitungszeiten und Verwendung effizienterer Kommunikationsmechanismen erreichen diese neuen CPUs eine deutlich verbesserte Gesamt-Performance. Programmierung und Diagnose Die Programmierung der neuen Profinet-CPUs kann wie gewohnt von einem zentralen PC oder Programmiergerät aus u.a. über Industrial Ethernet erfolgen. Als Werkzeug für Projektierung, Engineering und Diagnose steht, ebenfalls wie gewohnt, die Engineering-Software Simatic Step7 zur Verfügung. Der sicherheitsrelevante Programmteil der CPU 416F-3 PN/DP wird mit dem Optionspaket Distributed Safety V5.4 erstellt, das sich nahtlos in die Step7-Umgebung integriert. Für den Anwender ergeben sich also aus seiner Projektier- und Programmiersicht keinerlei Änderungen. Ein Um- oder Einstieg in die Welt von Profinet ist somit einfach zu realisieren. Erweiterte Diagnosemöglichkeiten mit integriertem Web-Server Die Implementierung des Internetprotokolls TCP/IP in die S7-400-Profinet-Controller stellt auf der einen Seite die Basis für den Datenaustausch von der Feldebene bis zur Leitebene dar. Andererseits bietet dieses Protokoll auch die Grundlage bei einem Einsatz im industriellen Umfeld und in vorhandenen Intranet-Strukturen der Betriebe, insbesondere die Web-Mechanismen durchgängig von der Feld- bis zur Leitebene zu nutzen. Erstmalig innerhalb des Produktspektrums der Simatic-Controller ist ein Webserver für den komfortablen, ortsunabhängigen Zugriff auf Diagnosedaten auch aus der Ferne integriert. Mit einem Standard-Web-Browser greifen die Web-Clients auf diese Informationen zu, zum Beispiel von einem Leitrechner oder einem Personal Digital Assistant (PDA). Ein Schreibzugriff auf Daten der Controller über Web-Mechanismen wird aus Gründen der Prozesssicherheit nicht zugelassen. Der Web-Server liefert z.B. Informationen – über den Baugruppenzustand, – über für Ethernetrelevante Daten auf Basis des SNMP-Standards, – aus dem Diagnosepuffer der Baugruppe und – wie Meldungen, die aus den Alarm-Bausteinen generiert werden. Gerade wegen der ständigen Forderung nach zunehmender Produktivität können einfache Diagnose-Möglichkeiten eine Schlüsselrolle spielen und zur Verkürzung von Stillstandszeiten beitragen. Mit dem integrierten Web-Server wird dem Anwender auch ohne Einsatz von Engineering- und Diagnose-Tools die Gelegenheit gegeben, den Anlagenzustand jederzeit und gleichzeitig von mehreren beliebigen Orten zu analysieren. Erleichternd für die Anwender kommt hinzu, dass durch die breite Akzeptanz des Internets der Umgang mit Web-Browsern bereits vertraut ist. Durch die Verwendung von Standard-Tools, die wie der Browser Bestandteil des Betriebssystems sind, wird diese zusätzliche Server-Funktionalität zu einem wahren Benefit für die Anwender und das ohne zusätzliche Kosten. Firmware-Update über das Netz Im Lebenszyklus von Baugruppen ist es gebräuchlich, durch softwareseitige Änderungen die Funktionen zu erweitern oder anzupassen. Der Anwender wird mit dieser neuen Controller-Generation in die vorteilhafte Lage versetzt, Firmware-Updates über das Netz durchzuführen. Dies kann über die drei unterstützten Bussysteme MPI, Profibus DP oder Industrial Ethernet geschehen. Gerade bei weitläufigen Anlagen kann durch diese vereinfachende Funktion der zeitliche Aufwand signifikant minimiert werden. Fazit Der Trend zu Industrial Ethernet wird bei den neuen High-Performance-Controllern mit Profinet konsequent umgesetzt. Neue Kommunikationsmöglichkeiten, gesteigerte Performance und Verbesserungen in der Usability sind für die neue Controller-Generation im Simatic-Spektrum folgerichtig realisiert worden. Die neuen Steuerungen sind âuf Hersteller Siemens somit bestens prädestiniert für aktuelle Anforderungen in performanten Anlagen der Fertigungs- und Prozessautomatisierung. Kasten: Simatic S7-400 mit Profinet-Funktionalität – Vorteile im Überblick: – Drei integrierte Schnittstellen: Profibus DP/MPI, Profibus DP (jeweils volle 12MBit/s) und 2 Ports Profinet (100MBit/s) – Profinet-Schnittstelle mit 2 Ports (Switch) – Profinet I/O, 256 IO-Devices anschließbar – Profinet CBA – Leistungsfähiger Speicher; 2,8MB bei CPU 414-3 PN/DP und jeweils 11,2MB bei CPU 416-3 PN/DP und CPU 416-3F PN/DP – Um Faktor 2 verbesserte Kommunikationsgeschwindigkeit – Gesteigerte interne Befehlsverarbeitung um 25% – Unterstützt offene Kommunikationsprotokolle TCP/IP, ISO on TCP, UDP Integrierter ASIC-Baustein Ertec 400 für hardwareseitig unterstützte, schnelle Echtzeitreaktionen am Profinet – Integrierter Web-Server für Diagnose ohne Software-Tools – Auch für fehlersichere Anwendungen verfügbar – Firmware-Update über Netze – Uhrzeitsynchronisation über Ethernet (NTP) – Unterstützung von Simple Network Management Protocol (SNMP), standardisiertes Protokoll zum Transport von Netzwerkmanagement Informationen – Factory Reset – Auslesen der Seriennummer der Memorycards als Programmkopierschutz – Systemfunktion zur Auslastungserfassung der CPU
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