Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
HELUPOWER
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

21 Lut 2017 15:37 3990 3

  • Poziom 5  
    Wstęp

    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

    Indu-Sol jest niemiecką firmą, która specjalizuje się w sieciach przemysłowych. Jest to wiodący specjalista w technologiach PROFIBUS, PROFINET i AS-i. Firma posiada bogate doświadczenie praktyczne i rozległą wiedzę na temat różnych typów magistrali polowych oraz kompatybilności elektro-magnetycznej (EMC). Indu-Sol posiada również w swojej ofercie urządzenia do badania komunikacji bezprzewodowej oraz organizuje szkolenia z zakresu projektowania i eksploatacji sieci przemysłowych.

    Podstawy PROFINET

    PROFINET to uniwersalna sieć komunikacyjna oparta na standardzie przemysłowego Ethernetu (ang. Industrial Ethernet). Sieć PROFINET może być wykorzystana w praktycznie każdym obszarze automatyki przemysłowej oraz umożliwia komunikację na wszystkich poziomach zaimplementowanej struktury sieci.
    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

    Podobnie jak w PROFIBUS, w sieciach PROFINET wyróżniamy cykliczną oraz acykliczną komunikację danych. Dodatkowo PROFINET wspiera szybką komunikację wejść/wyjść (ang. RT – Real Time i IRT – Isochronous Real Rime), zachowując przy tym standardowy model cyklicznego transferu danych między urządzeniami polowymi (ang. IO devices) a kontrolerem wejść/wyjść (ang. IO controller). Ponadto ze względu na skalowanie szybkości odświeżania, system oparty na PROFINET jest bardzo elastyczny.

    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna








    PROFINET opisuje model urządzeń, który bazuje na podobnych zasadach jak tych wykorzystanych w sieciach PROFIBUS i składa się ze slotów oraz grup kanałów wejść/wyjść. Techniczna charakterystyka urządzeń polowych jest opisana przez tak zwany plik GSD (ang. General Station Description), który w PROFINET bazuje na XML.
    W sieci PROFINET typ przesyłanych danych jest bardzo zróżnicowany. Oprócz priorytetowych, cyklicznych danych wejścia/wyjścia, można także przesyłać acykliczne dane (np. TCP/IP, wiadomości diagnostyczne lub zapytania SNMP).
    Najczęściej spotykane topologie sieci PROFINET to struktura gwiazdy, linii, drzewa oraz pierścienia. W praktyce stosuje się kombinację powyższych topologii. Mogą one być zaimplementowane na bazie kabli miedzianych lub światłowodów.

    Zalecenia i wskazówki projektowe

    Podstawy dokonywania pomiarów, projektowania oraz odbierania i uruchamiania sieci PROFINET, a tym samym kryteria oceny jakości, polegają na przestrzeganiu wyszczególnionych zaleceń i wskazówek projektowych:


    - Dyrektywa PI dotycząca projektowania i uruchamiania sieci PROFINET
    - PROFINET I/O Security Level 1
    - Dyrektywa PI dotycząca montażu sieci PROFINET
    - EN 50173/ISO IEC 11801 – Okablowanie w strukturze
    - EN 50310 – Stosowanie połączeń wyrównawczych i uziemiających w budynkach z zainstalowanym sprzętem informatycznym.
    - Dyrektywa VDI/VDE 2184 – Prawidłowa eksploatacja i konserwacja systemów magistrali polowych

    W aktualnej dyrektywie dotyczącej projektowania i uruchamiania, skupiająca użytkowników organizacja PROFIBUS & PROFINET International (PI), określiła kryteria jakościowe dla projektowania, odbioru i uruchomienia oraz pomiarów technicznych sieci. Dyrektywa stanowi praktyczny zbiór porad dla wszystkich projektantów, wykonawców, serwisantów oraz użytkowników. W fazie projektowania oprócz topologii należy uwzględnić także wiele innych parametrów logicznych i fizycznych. Jest to kluczowy etap, od którego zależy czy planowana sieć PROFINET będzie w przyszłości wolna od wad. Ważna jest tutaj znajomość skomplikowanych zależności, zachodzących pomiędzy częstotliwością odświeżania a głębokością segmentacji i strukturą sieci. Praktyczne narzędzia do projektowania firmy Indu-Sol, takie jak PROnetplan, umożliwiają przedstawienie tych zależności w przyjaznej formie graficznej.

    Projektowanie sieci

    Kluczową cechą PROFINET jest zmienna struktura sieci oraz wynikająca z niej nieograniczona liczba kombinacji wykorzystujących wszystkie topologie sieciowe oparte o standard Ethernet. Topologia wynika z poniższych kryteriów:

    - Przestrzenne rozmieszczenie komponentów
    - Dystanse do pokrycia
    - Wymogi stosowania pierwotnej infrastruktury/większa dostępność
    - Uwzględnienie obciążeń sieci (projektowanie sieci)/wymiana protokołów TCP/IP
    - Częstotliwość odświeżania z uwzględnieniem głębokości segmentacji
    - Jakość komunikacji/wymiana powiadomień
    - Wymogi dotyczące EMC

    Czas aktualizacji danych (ang. Update Time)

    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna
    Czas aktualizacji danych pomiędzy kontrolerem a urządzeniem polowym związany jest z częstotliwością odświeżania. Czas aktualizacji można ustawić w kontrolerze dla każdego urządzenia (standardowe ustawienie: 2 ms). Oprócz wymogów procesowych należy uwzględnić w ustawieniu także czas cyklu PLC. Firma Indu-Sol zaleca ustawienie czasu aktualizacji na co najmniej połowę czasu cyklu PLC. Obowiązuje następująca zasada: „Nigdy nie aktualizuj tak często, jak to możliwe, lecz zawsze tylko tak, jak to konieczne.” Decydujący wpływ na utrzymanie częstotliwości odświeżania ma praca switch’y w każdym urządzeniu polowym oraz głębokość segmentacji, czyli liczba urządzeń na odcinku komunikacyjnym. Wzrost liczby tych urządzeń wydłuża czas transferu powiadomień. Powoduje to większe odchylenie rzeczywistej częstotliwości odświeżania od ustalonej, które określa się mianem „jitter” i wyraża w procentach. Zmierzenie ustawionej częstotliwości odświeżania oraz odchyleń w tym zakresie, dostarcza wiedzy na temat stabilności systemu oraz pozwala przewidzieć ewentualne punkty krytyczne.

    Obciążenie sieci (ang. Network Load)

    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna
    Obciążenie sieci, generowane przez urządzenia PROFINET zgodnie z ustawionym czasem aktualizacji jest największe na połączeniu kontrolera z pierwszym urządzeniem. Aby zapewnić długofalowo sprawną pracę sieci PROFINET, należy podczas projektowania i realizacji uwzględnić następujące wartości graniczne:
    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna
    Praktyka wykazała, że na obciążenie sieci składa się zarówno komunikacja w ramach PROFINET, jak i komunikacja przez TCP/IP. Mimo zasadniczego pierwszeństwa komunikacji PROFINET w węzłach sieci, może być ona spowolniona przez komunikację TCP/IP. Występowanie i zakres tego zjawiska zależy od proporcji obciążenia komunikacji PROFINET do TCP/IP. Ponieważ na częstotliwość odświeżania wpływają różne obciążenia sieci (obciążenia szczytowe), a urządzenia o zróżnicowanym poziomie bezpieczeństwa sieci (ang. Netload classes) reagują ze szczególną wrażliwością na obciążenia szczytowe, wyjątkowe znaczenie podczas odbioru czy diagnozowania błędów systemu ma sprawdzenie jakości sieci w odniesieniu do obciążenia.






    Głębokość segmentacji (ang. Line Depth)

    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna
    Ponieważ w przypadku PROFINET (RT) nie można określić, czy urządzenie (switch) pracuje w trybie „Store-and-Forward” czy „Cut-Through”, należy liczyć się z opóźnieniem na każdym przejściu pomiędzy urządzeniami. Podczas projektowania sieci należy owe opóźnienie uwzględnić na etapie planowania. Zasadniczo maksymalna głębokość segmentacji jest uzależniona od czasu aktualizacji oraz trybu pracy switch’a (patrz tabele „Głębokość segmentacji”). Firma Indu-Sol zaleca stosowanie wartości, określonych w dyrektywie PI „Głębokość segmentacji dla switch’y typu Store-and-Forward”.






    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

    Głębokość segmentacji dla switch’y w trybie „Store-and-Forward”
    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna
    Głębokość segmentacji dla switch’y w trybie „Cut-Through”
    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna


    Punkty dostępowe
    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

    Zgodnie z dyrektywą podczas projektowania sieci PROFINET należy zaplanować pasywne punkty dostępowe do diagnozowania sieci.

    Dlaczego?

    - Aby w razie potrzeby przeanalizować komunikację w sieci lub odczytać dane z urządzeń podczas uruchomienia i serwisowania
    - W celu podłączenia urządzeń diagnostycznych bez konieczności przestoju
    - W celu wyszukania błędów lub przeprowadzenia długofalowej diagnostyki/profilaktycznej konserwacji sieci

    Jakimi narzędziami?

    - Przez zastosowanie pasywnego punktu pomiarowego PNMA II PROFINET
    - Przez zastosowanie inteligentnego urządzenia diagnostycznego PROFINET INspektor® NT
    - Przez zastosowanie programu do skanowania topologii sieci PROFINET PROscan® Active


    Wskazówka
    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna

    Zasadniczo pierwszą ogólną analizę komunikacji sieci (analiza powiadomień) można przeprowadzić za pomocą oprogramowania (np. Wireshark) przez port lustrzany na switch’u. Port ten umożliwia jednak tylko przesyłanie danych z prędkością 100 Mbit/s. Pamiętając, że dane wydostają się z kontrolera żyłami w kablu z prędkością 100 Mbit/s i docierają innymi żyłami do kontrolera z prędkością 100 Mbit/s, przez port switch’a można zdiagnozować co najwyżej połowę wysłanych danych.







    Diagnostyka PROFINET - uniwersalna sieć komunikacyjna


    Link


    Podsumowanie

    PROFINET to nowoczesna technologia, która cechuje się wysoką wydajnością i elastycznością. Jednak wraz z pojawieniem się nowych możliwości należy zwrócić uwagę na potencjalne zagrożenia zarówno na etapie projektowania jak i eksploatacji sieci komunikacyjnej. Firma Indu-Sol proponuje gotowe rozwiązania, służące do diagnostyki i monitorowania sieci PROFINET. Dzięki zaawansowanym i innowacyjnym instrumentom pomiarowym oraz oprogramowaniu zyskujesz na stałej funkcjonalności sieci przemysłowej i bezpieczeństwie. Zachowaj ciągłość produkcji i miej całkowitą kontrolę nad procesami zachodzącymi wewnątrz zakładu. Wszechstronne portfolio produktów umożliwia skanowanie topologii sieci, bezinwazyjną diagnostykę, badanie jakości połączeń, kompatybilności elektro-magnetycznej (ang. EMC) i wiele innych.

    Firma STERCONTROL jest autoryzowanym przedstawicielem firmy Indu-Sol na terenie Polski oraz dostawcą kompletów automatyki przemysłowej m.in. firm SIEMENS, HARTING, OMRON, LENZE.

    Zgoda na promocję //gulson
  • HELUPOWER
  • Poziom 15  
    Jako uzupełnienie filmu obrazującego podstawę działania sieci PROFINET polecam cykl filmów MinutePROFINET https://www.youtube.com/playlist?list=PL3F91F9D4F5FEABBF
    Z kolei z filmu firmy Softing można dowiedzieć jak prawidłowo wykonać pomiary sieci PROFINET https://www.youtube.com/watch?v=kGGORK9pc5c

    Na marginesie organizacja Profibus&Profinet International (PI) nie wydaje dyrektyw tylko dokumenty z zaleceniami i wskazówkami.
  • HELUPOWER

  • Poziom 5  
    Dziękujemy za cenną uwagę odnośnie zaleceń organizacji Profibus&Profinet International (PI) zmiany zostały naniesione w artykule.

    Pomiary z wykorzystaniem PROFINET-INspektor są proste i intuicyjne.
    Zachęcam do zapoznania się instrukcją obsługi:
    Instrukcja PROFINET-INspektor

  • Poziom 5  
    Drodzy Forumowicze,
    chcielibyśmy się wpasować w klimat i zwyczaje forum elektroda.pl, dlatego zwracamy się do Was z zapytaniem - jakie tematy związane z PROFINET są dla Was interesujące?
    Diagnostyka sieci PROFINET - był to nasz pierwszy wątek na forum, a zależy nam aby temat był ciekawy i Wam się go dobrze czytało.

    Z góry dzięki za odpowiedzi.