Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Publikacja zgłoszona do 🎁 Konkursu iAutomatyka
https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2019/11/tytul.jpg

Funkcjonalności sieci przemysłowej PROFINET (TIA Portal)

autor: Tob.

System PROFINET jest rozwijany od kilkunastu lat. System przechodził kolejne specyfikacje, które wprowadzały nowe funkcyjności (np. detekcja sieci, topologii itp.), autokrosowanie, wsparcie dla połączeń redundantnych, połączenia świtałowodowe itp.

Dodatkowo firmy wprowadzają pewne funkcjonalności, które znacznie upraszają wymianę danych między urządzeniami.

Producent sterowników Simatic, wprowadził kilka przydatnych funkcjonalności dla urządzeń pracujących w sieci Profinet:

  • współdzielenia urządzenia;
  • współdzielenie wejść i wyjść;
  • komunikacja między urządzeniami IO Device-  I-Device;
  • połączenie urządzeń w sieci Profinet w ring.

Konfiguracja urządzeń w sieci PROFINET

Konfiguracja IO Controllera

IO Contorler jest urządzeniem, które nawiązuje i zarządza komunikacją w sieci Profinet. Najczęściej jest to sterownik PLC np. S7-1500.

Po dodaniu nowego urządzenia do projektu w środowisku TIA Portal, należy go poprawnie skonfigurować:

  • adres IP i maska sieci (urządzenia muszą być w tej samej podsieci i mieć taką samą maskę);
  • nazwa Profinet – nazwa może być utworzona na podstawie nazwy urządzenia w projekcie lub wprowadzona oddzielnie (nazwa składa się z liter a-z, cyfr 0-9, łącznika „-‘’, nie może zaczynać i kończyć się od „-‘’,nazwa może się składać z etykiet oddzielonych „.” o długości 63 znaki każda, łącznie nazwa może mieć od 1 do 240 znaków np. urzadzenie1.wezel1.plcs7-1500).

Ważnym parametrem jest ustawienie parametru Send clock – cyklu wysyłania. Dla dużych sieci może się okazać, że parametr musi zostać zwiększony, ponieważ komunikacja nie będzie pracować prawidłowo przy małym czasie cyklu dla dużej liczby urządzeń.

Konfiguracja IO Device

Urządzenia IO Device należy skonfigurować w środowisku TIA tak jak inne urządzenia np. dla listwy IO ET200SP – procesor komunikacyjny i moduły zgodnie z numerami zamówieniowymi.


Po dodaniu nowego urządzenia, należy go poprawnie skonfigurować:

  • adres IP i maska sieci;
  • nazwa Profinet.

Konfiguracja połączenia

Po dodaniu urządzenia IO Controller i IO Device należy wykonać ich połączenie w sieci. W widoku Network View, należy połączyć sterownik z wyspą ET200SP. Stworzenie połączenia polega na zaznaczeniu portu Profinet jednego z urządzeń i przeciągnięciu połączenia do portu Profinet drugiego urządzenia.

Przy urządzeniu IO Device pojawi się nazwa IO Controllera, z którym jest zestawione połączenie.

Tak przygotowaną konfigurację urządzeń należy przesłać do sterownika. Po przesłaniu konfiguracji, połączenie można szybko zdiagnozować na w trybie online sterownika.

Urządzenia w sieci Profinet są identyfikowane za pomocą nazwy. Nazwa sterownika jest przesyłana wraz z jego konfiguracją. Natomiast dla urządzenia IO Device należy przypisać nazwę do danego urządzenia za pomocą funkcji Assign name w środowisku TIA Portal (może to być także dowolnie inny program zainstalowany na komputerze).

Nadanie odpowiednich nazw w sieci jest bardzo ważne, ponieważ na jej podstawie nadawane są adresy IP dla tych urządzeń (wykorzystywane są tutaj standardowe protokoły DCP I ARP). Urządzenie bez nadanej nazwy zgodnej z konfiguracją w projekcie, nie otrzyma adresu IP od sterownika.

Adres IP urządzenia IO Device jest domyślny, ponieważ sterownik nie potrafi go nadać dla urządzenia, które nie ma przypisanej nazwy Profinet. Po nadaniu nazwy, urządzenie otrzymuje adres IP.

Współdzielenie urządzenia (Shared Device)

Urządzenie IO Device może być kontrolowane przez dwa różne IO Controllery. Takim przykładem jest dostęp do różnych slotów w kasecie IO ET200SP przez dwa różne sterowniki. W danym czasie tylko jeden ze sterowników ma dostęp do danego slotu, drugi sterownik ma dostęp do innego slotu – nie ma możliwości dostępu tego samego slotu jednocześnie.


Sieć Profinet umożliwia różne konfiguracje np. z sterownikami Safety.

Urządzenia peryferyjne muszą posiadać funkcjonalność Shared Device – informacje o dostępności tej funkcjonalności można znaleźć w opisie urządzenia.

Poniżej zostanie przedstawiony przykład konfiguracji systemu sterownia z dwoma IO Controllerami S7-1500, S7-1200 i jednym IO Device- ET200SP. Sterownik S7-1500 (PLC_1) ma dostęp do slotów 1 i 3 (moduły DI i DO), sterownik S7-1200 (PLC_2) ma dostęp do modułu na slocie 2 (moduł DI).

Należy stworzyć dwa projekty z następującymi urządzeniami:

  • sterownik S7-1500 i ET200SP;
  • sterownik S7-1200 i ET200SP.

Konfiguracja listwy ET200SP musi być identyczna w dwóch projektach (typ interfejsu, modułów IO oraz ich firmware). W projekcie również musi być nadana taka sama nazwa Profinet oraz adres IP i maska sieci.

Konfiguracja dostępu do slotów listwy ET200SP dla sterownika S7-1500

We właściwościach Properties/Shared Device  należy wybrać, które sloty (tj. 1 i 3) będą współpracowały z danym sterownikiem (symbol „-„ oznacza, że ten slot nie będzie dostępny w tym sterowniku).

We właściwościach kasety można zobaczyć, że adresy I i Q został przydzielony na slotów 1 i 3 (dla slotu 2 nie ma przypisanych adresów).

Konfiguracja dostępu do slotów listwy ET200SP dla sterownika S7-1200

W właściwościach Properties/Shared Device  należy wybrać, który slot (tj. 2) będzie współpracował z danym sterownikiem (symbol „-„ oznacza, że ten slot nie będzie dostępny w tym sterowniku).

We właściwościach kasety można zobaczyć, że adres Q został przydzielony dla slotu 2.

Taką konfigurację należy wgrać do sterownika S7-1200 i S7-1500. Sterowniki łączą się z listwą ET200SP i mają dostęp do swoich slotów.

Gdy jeden ze sterowników zostanie zatrzymany, drugi może nadal współpracować ze swoimi slotami tej kasety.

Współdzielenie wejść/wyjść (Shared Device)

Urządzenie IO Device może również udostępniać stany wejść i wyjść jednocześnie dla dwóch urządzeń IO Controller. Aby było to możliwe, musi wspierać funkcjonalność MSI lub MSO. W tym przypadku wejścia są kopiowane z jednego obszaru rejestrów na drugi (lub więcej) i jest on dostępny dla drugiego sterownika. Dla wyjść urządzenia, rejestry wyjściowe są kopiowane na obszar wejść i są dostępne dla drugiego sterownika (rejestry wyjść Q może ustawiać tylko jeden sterownik, pozostałe tylko odczytują stany wyjść).

Moduły również muszą wspierać tą funkcjonalność- są to zazwyczaj moduły HF.


Tak jak w poprzednim przykładzie, należy stworzyć dwa projekty z następującymi urządzeniami:

  • sterownik S7-1500 i ET200SP;
  • sterownik S7-1200 i ET200SP.

Konfiguracja listwy ET200SP musi być identyczna w dwóch projektach (typ interfejsu, modułów IO oraz ich firmware). W konfiguracji urządzeń w projektach musi być również nadana taka sama nazwa oraz adres IP i maska sieci.

Aby funkcja dzielenia wejść i wyjść działała, to we właściwościach modułu należy wskazać jaka ilość kopii rejestrów jest wymagana.

Konfiguracja dla modułu DI. Slot został podzielony na submoduł (w tym przykładzie 1), który jest kopią wejść. Dostęp do submodułu można przydzielić danemu sterownikowi.

Konfiguracja dla modułu DO. Slot został podzielony na submoduł (w przykładzie 1), który jest kopią rejestrów wyjść. Dostęp do submodułu można przydzielić danemu sterownikowi (drugi sterownik może tylko odczytać stany wyjść i nie może ich nadpisać, tylko jeden sterownik ustawia wyjścia). Dla submodułu pojawił się obszar rejestrów I dla odczytu kopi rejestrów Q.

Konfiguracja dostępu do slotów listwy ET200SP dla sterownika S7-1500

We właściwościach Properties/Shared Device  należy wybrać, odczyt i zapis to rejestrów fizycznych urządzenia- nie kopi rejestrów (symbol „-„ oznacza, że ten obszar wejść/wyjść nie będzie dostępny w tym sterowniku).

Konfiguracja dostępu do slotów listwy ET200SP dla sterownika S7-1200

W właściwościach Properties/Shared Device  należy wybrać, odczyt kopi rejestrów wejściowych i wyjściowych (symbol „-„ oznacza, że ten obszar wejść/wyjść nie będzie dostępny w tym sterowniku).

Taką konfigurację należy wgrać do sterownika S7-1200 i S7-1500. Sterowniki łączą się z listwą ET200SP i mają dostęp do swoich obszarów wejść wyjść- rejestrów lub ich kopi.

Funkcjonalność I-Device

Funkcjonalność I-Device pozwala w bardzo prosty sposób stworzyć wymianę danych miedzy sterownikami. W sieci Profinet IO Controller można skonfigurować jako I-Device czyli funkcjonalność IO Device dla sterownika PLC.

Konfiguracja i uruchomienie takiej komunikacji bardzo proste, szczególnie gdy sterowniki (IO Controllery) są w jednym projekcie.

Środowisko TIA Portal w takim przypadku kontroluje przydzielenie odpowiednich obszarów pamięci w sterownikach. Dzięki zakładce pokazanej powyżej, programista od razu wie jakich adresów musi użyć w programie aby przesłać dane między sterownikami.

Bardzo przydatny jest w taki przypadku pogląd Online w zakładce Network view. Można zobaczyć jak w jaki sposób zorganizowana jest sieć Profinet i wymiana danych.

Komunikacja z kilkoma urządzeniami I-Device

Niekiedy jest wymagane stworzenie bardziej wymagającej konfiguracji sieci Profinet. IO Controller może łączyć się z dwoma lub więcej I-Device. Programy dla sterowników są w różnych projektach.

Kolejność konfiguracji urządzenia, które ma pracować jako I-Device:

  • aktywować opcję IO Device;
  • ustawić obszar wymiany danych;
  • skompilować ustawienia sterownika;
  • jeśli konfiguracja jest prawidłowa, można wykonać Export ustawień dla IO Controlera.

Naciśnięcie przycisku Export spowoduje wygenerowanie pliku GSDML, który należy zainstalować w projekcie z IO Controllerem.


Po instalacji, należy dodać urządzenie I-Device (wygenerowany plik GSDML) do sieci Profinet IO Controllera. Urządzenie zostanie podłączone do sterownika, tak inne urządzenia IO Device.

Jak widać na rysunku powyżej- urządzenie I-Device zostało podłączone sterownika PLC_1.

We właściwościach urządzenia I-Device należy odczytać jakie adresy rejestrów wejść/wyjść zostały przydzielone do wymiany danych między urządzeniami dla sterownika IO Controller.

W trybie Online można sprawdzić poprawność wykonanej konfiguracji.

W podobny sposób można wykonać konfigurację podłączenia kolejnych sterowników I-Device

Konfiguracja podłączenia urządzenia I-Device do dwóch IO Controllerów

W sieci Profinet można również skonfigurować komunikację, w której urządzenie I-Device może łączyć się z dwoma lub więcej IO-Controllerami. Tak jak w poprzednim przykładzie, programy dla sterowników są w różnych projektach.

Należy wykonać najpierw konfigurację urządzenia, które będzie I-Device:

  • aktywować opcję IO Device;
  • ustawić obszar wymiany danych;
  • ustawić w oknie Sharek Device odpowiednią liczbę  I/O Conttrolerów, które będą miały dostęp do jego rejestrów (liczba 2 oznacza, że dwa sterowniki mogą być podłączone do I-Device);
  • skompilować ustawienia sterownika;
  • jeśli konfiguracja jest prawidłowa, można wykonać Export ustawień dla IO Controlera.

Kolejne kroki konfiguracji połączenia:

  • zainstalować plik z konfiguracją urządzenia I-Device;
  • dodać urządzenie do konfiguracji w zakładce Network view;
  • podłączyć nowe urządzenie do sterownika IO-Controller.

Takie same czynności należy wykonać w drugim projekcie z drugim IO Controllerem.

We właściwościach urządzenia I-Device (w projekcie pierwszego IO Controllera) można skonfigurować, które rejestry będą służyły do wymiany z danym urządzeniem. W przykładzie poniżej- adresy Q126 i I124 służą do wymiany danych urządzenia PCL_1 (IO Controller) z plc_2 (I-Device).

We właściwościach urządzenia I-Device (w projekcie drugiego IO Controllera) można skonfigurować, które rejestry będą służyły do wymiany z danym urządzeniem (nie mogą to być te same rejestry, które służą do wymiany danych z pierwszym IO Controllerem). W przykładzie poniżej- adresy Q127 i I125 służą do wymiany danych urządzenia PCL_11 (IO Controller) z plc_2 (I-Device).

Połączenie sieci w ring

Aby zwiększyć niezawodność sieci Profinet, urządzenia można połączyć w tzw. ring. Wykonanie takiego połączenia wymaga przestrzegania pewnych zasad:

  • urządzenia muszą wspierać funkcjonalność MRP;
  • maksymalna liczba urządzeń w ringu- 50;
  • jedno z urządzeń musi być skonfigurowane jako menadżer redundancji;
  • czas rekonfiguracji (czas na uaktywnienie rezerwowego połączenia) <200ms.

 Przykładowe połączenie urządzeń w ring.


Ponieważ S7-1200 (w tej wersji firmware) nie wspiera MRP, dlatego nie może być wpięte w ring bezpośrednio (podłączone jest do sieci przez switch). O wparciu funkcjonalności MRP dla danego urządzenia, można dowiedzieć się z opisu urządzenia.

Konfiguracja urządzeń

Dla urządzeń dwuportowych należy wybrać funkcję jaką będą pełniły w ringu:

  • menadżer redundancji (tylko jedno urządzenie może pełnić tą funkcje w ringu);
  • klient (pozostałe urządzenia).

Dla urządzeń wieloportowych, należy również wskazać, które porty będą podłączone do ringu.

Do testów dla takiej sieci można skonfigurować topologię i sprawdzić funkcjonalność ringu.

Poniżej na rysunku- wszystkie połączenia sprawne.

Jedno z połączeń przerwane, ale komunikacja między urządzeniami nadal działa.

 

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Listopad 2019

Nagrodę Zestaw startowy IO-Link master dostarcza ambasador konkursu, firma ifm.



Utworzono: / Kategoria: , , , ,

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.



.
NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ
  • Routery Ubiquity serii RK2x to rozwiązania zapewniające funkcjonalności zdalnego dostępu serwisowego, które mogą być użyte z dowolnym urządzeniem automatyki. Routery Ubiquity o symbolach RK20, RK21 i RK22, to modele umożliwiające zdalny ser...
  • Systemy RFID są ekonomiczne, uniwersalne i zapewniają niezawodność procesów, np. w intralogistyce. Zadania związane z identyfikacją stały się teraz łatwiejsze, szczególnie gdy potrzebna jest duża liczba punktów identyfikacji, dzięki  głowic...
  • Przeznaczony do pracy na wolnym powietrzu EMC / ekranowany Zakres zastosowania Budowa instalacji przemysłowychBudowa maszynTechnika grzewcza i klimatyzacyjnaElektrownie Dla przemiennika częstotliwości zasilającego 3 – fazowe silniki A...
  • SICK oferuje całą gamę elektronicznych przetworników pomiarowych ciśnienia i presostatów, które ze względu na inteligentne i wszechstronne możliwości konfiguracji dają się optymalnie dopasować do indywidualnych wymagań klienta. W typowy dla...
  • PR200 to uniwersalne i łatwe w obsłudze urządzenie zaprojektowane w plastikowej obudowie do montażu na szynie DIN jako alternatywa dla PLC. Przekaźnik jest dostępny w kilku wersjach dla napięcia stałego i przemiennego. Jest wyposażony w cyf...
  • Ten kurs zawiera podstawy z dziedziny serwomechanizmów. Składa się z pierwszego modułu wprowadzającego, pełnego kursu o serwomechanizmach. Mini kurs przeprowadzi Cię przez podstawowe zagadnienia związane z serwomechanizmami. Zaczniemy od sa...