ご挨拶

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1 PROFINET 規格認証試験 2013 年 3 月 日本プロフィバス協会 元吉伸一 PROFINET とは? 2 PROFINET は産業用 Ethernet の規格 PROFIBUS は 1989 年に発表され RS-485 ベースの通信規格 Ethernet を通信のベースとすることで より高いパフォーマンスの通信が実現できる と I について従来フィールドバスが使用されていた範囲のアプリケーション ( 制御機器と現場機器間の通信 ) をサポートする規格を PROFINET IO という PROFINET IO では制御で求められるリアルタイム性を実現するために と I の 2 種類の技術が使われる と I の違いは Deterministic 性の違い 必ずある時間に通信を実行する確実性が I の方が高い I は I に対応する機能を持つハードウェアが必要 は汎用の Ethernet カードで実現可能

2 Allen-Bradley XX55 CE PROFINET で何が通信できるか? 3 リアルタイムデータフィールドバス相当のリアルタイム性を持つ モーションコントロールの同期制御までをカバーする I 最速周期 31.25μ 秒 アラーム 診断データパラメータデータ I&M データ (Identification & Maintenance Data) 安全システム用通信 PROFIsafe 汎用 IT 通信 ( 通信 ) 無線 現在のフィールドバスとシームレスな通信を行う統合通信 PROFINET システム 4 リアルタイムIO コントローラ間接続垂直統合 Controller Controller Controller Controller Office Network フィールドバス統合 モーション制御 Wireless I/O Switch I/O Proxy DeviceNet Proxy Drives FF, Interbus,HA,CAN AS-I, etc 安全 Firewall OPC セキュリティ OPC HMI WSAN ゲートウェイ AS-interface PROFIBUS DP PROFIBUS PA 無線センサー 日本プロフィバスプロフィバス協会 2012

3 I の原理 5 I のライン I 用通信に専用レーンを用意するネットワークの負荷に係わらず I データのリアルタイム性は保障される他の データ等も 自由に使用できる I Line for I I Traffic Jam リアルタイム通信とアイソクロノス モード 6 モーションコントロールのアプリケーションアプリケーションではでは 1 サイクルの中で リアルタイムデータと非リアルタイムデータリアルタイムデータの時分割時分割を行う PROFINET 内部で帯域制御帯域制御をするをする ネットワークネットワーク機器機器に依存依存しない I チャンネル オープンチャンネル () I チャンネル オープンチャンネル () Cycle 1 Cycle 2 Cycle n E.g. 1 ms ポジションコントロールサイクル 同期 周期データ I data オープン通信 data

4 ファストスタートアップ 7 Main Control CPU End of Arm Tooling Tool Model A Robot Controller Tool Docking system Tool Model B Robot Tool Model C CP 1616 I/O PROFINET IO ロボットはアームのツールを交交換したら すぐに作業に入らなければならない 電源 ON 後 500m 秒以内でのスタートが可能 Media Redundancy Protocol (MRP) 8 Media Redundancy Manager (MRM) がリングネットワークにテストフレームを送るもし MRM が自分が送出したフレームを受け取らなかったら network failure! MRM は Media Redundancy Clients に network failure を伝達する MRM は自身のスイッチを閉じるネットワークはまた 通信可能な状態となる Media Redundancy Manager! Media Redundancy Clients 故障 MRP にての回復時間回復時間は 300ms 以内 (50 スイッチ )

5 PROFINET 国際標準 9 国際標準化活動 IEC および ISO 中国国家規格 IEEE 802.3がベース仕様の公開 国際標準化されているためされているため 世界中世界中のマーケットマーケットに適合 PROFINET ワーキンググループ 10 CA PROFIBUS CB/PG1 パッシブネットワーク機器 PB & PN CB/PG2 光ファイバーファイバー機器 CB PROFINET CC IO-Link CC/PG1 テクノロジー CB/PG3 導入ガイド PB & PN CB/PG4 産業用ワイヤレス CA/PG1 HA Wireless HA 統合 CB/PG5 アクティブネットワーク機器機器 管理 多数の著名なベンダーが平等の権利の元 協力 600 名以上のメンバー 50 以上のワーキンググループ CB/PG6 PROFINET IO CB/PG7 PROFINET CBA CB/PG8 PN へのフィールドバスフィールドバス統合 CB/PG9 PN for PA CB/PG10 PN セキュリティ CB/PG11 WSAN

6 PROFINET 関連規格一覧 1 11 Installation Guide Wireless Networks Coexistence in PROFINET Infrastructures V1.00 Installation Guideline PROFINET Part 2: Network Components V1.01 PROFINET Cabling and Interconnection Technology (Draft) d2.90 PROFINET Conformance Class A Cabling V1.0 PROFINET Installation Guideline for Cabling and Assembly V1.0 (Free) PROFINET Commissioning Guideline V1.01 (Free) PROFINET Design Guideline V1.04 (Free) PROFIsafe Environmental Requirements V2.5 Specifications & Standards Communication Function Blocks for PROFIBUS and PROFINET V2.0 Fieldbus Integration into PROFINET IO (V2.0) Amendment 1: PROFIBUS Integration into PROFINET IO (d1.0) Amendment 2: INTERBUS Integration into PROFINET IO (V1.0) Amendment 3: AS-Interface Integration into PROFINET IO (V1.0) Amendment 4: HA Integration in PROFINET IO (V1.0) Amendment 5: DEVICENET Integration into PROFINET IO (Draft0.7) Amendment 6: Foundation Fieldbus (FF) Integration into PROFINET IO (V1.0) Amendment 7: CANopen Integration in PROFINET IO (V1.0) PROFINET IO System Redundancy V1.0 PROFINET IO Media Redundancy for Distributed Control Systems d0.9 MES and PROFINET - Maintenance Operations V1.0 Physical Layer Medium Dependent Sublayer on 650 nm Fibre Optics V1.0 PROFINET CBA Architecture Description and Specification (Draft) V2.20 Overview and guidance for PROFINET specifications (IEC ) Application Layer services for decentralized periphery and distributed automation (Draft) d2.3 Application Layer protocol for decentralized periphery and distributed automation (Draft) d2.3 Profiles for distributed automation (IEC > PROFINET CBA) V2.2 Profiles for decentralized periphery (Draft) d2.3 PROFINET Security Guideline V1.0 Specification Slave Redundancy V1.2 Time Stamp V1.0 PROFINET IO Configure in Run for Distributed Control Systems PROFINET 関連規格一覧 2 12 Profiles Host Application Profile (draft) d0.9 Common Application Profile PROFIenergy V1.0 Guideline for Application Profiles V1.00 Identification Systems, Proxy Ident Function Block V1.9 PROFIdrive Profile Drive Technology V4.1 Amendment PROFIsafe for PROFIdrive V2.1 Profile for Intelligent Pumps V1.0 Profile for Weighing and Dosage Systems Parts av bv cv0.95 Profile Guidelines Part1: Identification&Maintenance Functions V1.2 Profile Guidelines Part 2: Data Types, ProgrammingLanguages+Platforms V1.0 Profiles for Low Voltage Switchgear (LVSG) V1.3 PROFIsafe - Profile for Safety Technology V1.30 PROFIsafe Profile for Safety Technology on PROFIBUS DP and PROFINET IO (Draft) Part a: d2.10, Part b: d2.5c Train Profile Development Guideline for PROFINET IO V1.1 Train Profile Standard Elements for PROFINET IO V1.1 Train Profile Development Guideline WTB Gateway f. PROFINET IO V1.0 Device Integration GSDML Specification for PROFINET IO (Draft) d2.3 IO-Link Integration Part 1 for PROFIBUS and PROFINET V1.00 Test and Certification Test Specification and Test Cases for PROFIenergy V1.0 Framework for Testing + Certification of PROFIBUS + PROFINET Products V2.0 How to get a certificate for a PROFIBUS or PROFINET device V1.0 PROFINET - Test Specification for PROFINET IO Devices V2.2.4 PROFINET Certification - Test Specification V0.4 PROFIsafe - Test Specification V2.1 Rules and Regulations for Certified PROFIBUS & PROFINET Training V1.0 Test Specification for PROFIdrive Profile V4.1, V1.8 Test Specifications for I&M Functions V1.0.0 Testspecification for PROFINET IO Controller V2.2.1 ETC List of patents to PI's technologies PROFINET IO Conformance Classes (Free)

7 PROFINET 認証試験を受ける前に 13 PROFINET 対応機器の開発が決定した 次に何をすればよいか? 機器の開発方法自社開発 ASIC を使っての開発スタックの供給を受けての開発モジュール ボード ゲートウェイを使っての開発付加機能 (PROFIsafe PROFIdrive PROFIenergy) の検討その他に Manufacturer_ID の取得 参照 デバイス ID の決定 MAC アドレスどうする PI では OUI をリザーブしており 中小ベンダーに供与可能 認証試験は必須 認証試験のフロー 14 ベンダーが機器の開発 EMC 試験をベンダーまたは認定された試験所にて実施 Manufacturer_ID の取得試験の申請 PROFINET の試験 テスト合格 修正点 合格? No + Yes PNO に認証の申請 認証書発行

8 IO デバイスの試験 15 テストエンジニア テストシステム (IO Controller Simulation) 接続指示 I/O データアラーム 診断ステータスパラメータ監視 設定 Action 被テスト機器 IO device Reaction エンジニアリングシステム GSD file 診断ステータスパラメータ監視 設定 IO デバイスの試験内容 16 ハードウェア試験オートクロスオーバ オートネゴシエーション等状態遷移テスト ( 起動動作 ) アドレス割り当て状態遷移テスト ( 運転時 ) アラーム 異常なメッセージ受信複数のコントローラからのリクエスト処理等インタオペラビリティテストマルチベンダーシステムでの連続運転 GSD ファイルチェック負荷試験 I 用試験その他

9 PROFINET テストラボ 17 AIS - TU Munich ( ドイツ ) PROFINET コントローラ CBA PROFINET デバイス ANF DATA spol s.r.o. ( チェコ ) PROFINET デバイス, I PROFIdrive ComDeC ( ドイツ ) PROFINET コントローラ CBA I PROFINET デバイス I PROFIsafe PROFIdrive ifak e.v. ( ドイツ ) PROFINET デバイス PROFIsafe PHOENIX CONTACT Competence Center ( ドイツ ) PROFINETデバイス PROFI Interface Center ( アメリカ ) PROFINETデバイス Tools on PI web site 18

10 会員が無料でダウンロードできるツール 19 PROFINET IO Security Level 1 Tester PROFINET IO and I Tester I-Configuration Tool Ethereal / Wireshark ( オープンツール ) PROFINET XML-Viewer 例 : 負荷試験 20

11 例 : tester 画面 21 例 : XML Viewer 22 GSD ファイル名称例 :GSDML-V2.25-Siemens-ET200S xml

12 追加 : 安全プロファイル PROFIsafe の認証 23 F-Slave, F-Device, または F-Host の開発 可用性 (Availability) 安全 (Safety) Immunity (EMC) Conformance (PB/PN) Conformance (IEC 61508) 申請者は認定されたテストラボでの EMC テストを申し込む 申請者は PNO から PROFIBUS の ID 番号または PROFINET の Vendor_ID を取得し 認可されたテストラボでの PROFIsafe 認証試験を申し込む 申請者は公的団体による安全アセスメントを実施する (PA-Devices ではオプション ) F-Slave, F-Device, または F-Host *) *) のテスト 修正 No テスト合格? テスト合格 *) Prove for CRC2 operation DP-V1/PN-IO test PROFIsafe layer test Reference F-Host test + Yes PNO に認証の申請 PNO 認証 + アセスメント OK Applicant achieves certificate from "Notified Body" PROFIBUS PROFINET を使うメリット 24 オートメーション技術を進化させ ( より ) 品質の高い製品を 効率よく 低価格にまた安定的に かつ変化に対応できるよう生産したい そのための 1 つの方法として ネットワークのオープン化をすすめ 工場で稼働する多くのメーカの多くの機器 機械が多くのデータのやり取りを簡単 効率的 安定して通信できるようにしたい たとえば エンドユーザとしては 生産の効率を上げたい 無駄のない運転を実現したい 機器の故障で操業の変更をしたくない 等 現場機器そのものは多機能化を進めている 測定情報だけでなく 機器の稼働情報も提供できる この情報をどのよう取り込むことができるかが問題 アナログ通信ではできない オープンなデジタル通信が必要 オープンネットワークを使って さまざまなメーカの製品とスムーズにデータ 情報伝送を実現する PROFIBUS PROFINET ならできる

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