Microsoft PowerPoint - PROFIBUS DAY_2010.ppt [Modo de compatibilidad]

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きみのしんよせ
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1 PROFIBUS & PROFINET DAY /June/30 Softing からのご提案 PROFINET 開発 PB-PA 機器開発 PROFIBUS 診断

2 アジェンダ 2 Softingについてリアルタイムイーサネットイ ( 産業用 RTE) ) について PROFINET IO SoftingのFPGAベース RTEソリューション SoftingのRTEスタック SoftingのPROFIBUS-PAソリューション Softing の PROFIBUS 診断機器

3 Softing について 3

4 Softing とは? 会社概要 1979 年に設立 1997 年より株式会社に本社 : ハール / ミュンヘンフランクフルト証券取引所従業員 : 約 250 名売上高 : 約 3 千万ユーロ販売代理店 : 世界各国

5 Softing とは? コアとなる事業産業オートメーションフィールドバス技術オートメーションシステムのネットワークとコントローラーのソリューションカーエレクトロニクスク制御機器 ( 車載ネットワーク ) と車輌診断の通信共にキーワードは通信

6 リアルタイムイーサネット ( 産業用 ) について 6

7 産業通信の現状 7 入手可能で有用かつ必要とされる情報量は絶えず増加しているこれらの情報すべてを処理することはますます重要になっている情報交換は情報処理の基礎である今日の工場ではプロセスレベルではフィールドバス他のレベルではイーサネットと定着した異なる通信システムが情報交換に使用されている相互運用不可能なシステムの存在は情報交換や情報処理に制約を与えるこれらの制約はフィールドレベルでもイーサネットを使用することで解消されるこの使用法はリアルタイムイーサネット (RTE) または産業用イーサネットと呼ばれているすべてのレベルでイーサネットを使用することで効率的な情報処理をサポートする新しいアプリケーションを生み出すことができる

8 RTE 導入の様々な方法 8 既成のイーサネットコンポーネントベストエフォートリアルタイム TCP/UDP ( 最適化 ) IP ( 最適化 ) ベストエフォートリアルタイム TCP/UDP IP 優先順位付けベストエフォートリアルタイム TCP/UDP IP スケジュール制御イーサネット MAC イーサネット MAC イーサネット MAC EtherNet/IP PROFINET RT PROFINET IRT EtherCAT CC-Link/IE

9 PROFINET IO 9

10 対象市場 10 オートメーションのためのすべてを網羅した産業用イーサネットソリューションとして PROFINETは以下に対応している工場オートメーションプロセスオートメーションビルオートメーション安全アプリケーションモーション制御

11 システムモデル 11 PN IO スーパーバイザー工場ネットワーク PN IO コントローラー PN IO コントローラー PN IO デバイス

12 PROFINET IO プロトコル構造 12 アプリケーション CM CL RPC RTC RTA SNMP UDP (17) ICMP (1) RTA, RTC, PTCP, DCP, MRRT MRP IP (0x0800) (R)ARP LLDP (0x0806) (0x88CC) (0x8892) (0x88E3) Ethernet LLC およびメディアアクセス制御 (00-80-C8-8E-A9-94) RTC リアルタイムサイクリック RTA リアルタイムアサイクリック PTCP 精密トランスペアレントクロックプロトコル DCP ディスカバリーアンドコンフィギュレーションプロトコル CM コンテキスト管理 ( 接続確立読み書き ) SNMP 簡易ネットワーク管理プロトコル ( オプション ) MRP メディア二重化プロトコル

13 二重化 ( メディア ) 13 MRC MRM 1 2 MRC リングを確認するため MRM が周期的にテストフレームを送信するリングに途切れが発見されるとトポロジーチェンジフレームが送信されるこれにより MRC と MRM のアドレステーブルが変更されるリングの再構成を確認するため周期的にテストフレームを送信し続ける MRCが他のステーションへのリンクを確認した場合損傷したラインを発見し MRM へ伝えることができる MRC MRC

14 14 認証 - コンフォーマンスクラスクラス C: 高性能で確定的なデータ交換認証機器およびインフラコンポーネント最高の性能クラス B: 認証機器およびインフラコンポーネント LLDPおよびSNMP 対応診断二重化クラス A: 通常のイーサネット部品認証機器とコントローラー - 適用クラス : 非アイソクロナス非アイソクロナス非アイソクロナス / アイソクロナス - 通信クラス : TCP/IP RT TCP/IP RT TCP/IP RT IRT - プロファイル : RedClass 1( オプション ) RedClass 1( 必須 ) RedClass 1 2 3( 必須 )

15 SoftingのFPGAベース RTE ソリューション 15

16 FPGA ベースソリューションの利点 16 市場で認識されている利点専用 IP コアの使用により様々なプロトコルに柔軟に適合単一の ASIC ベンダーに縛られない IC の旧式化に対応できるマイクロエレクトロニクスの向上に必然的に関与クトクメーカー固有 IP コアの統合が可能拡張性

17 対象となるアプリケーションと特長 17 対象となるアプリケーションフィールド機器への様々な工業イーサネットプロトコルの統合特長 Altera 社 Cyclone III 様々なアプリケーションシナリオに対応する NIOS II コア ( シングルまたはデュアル ) 専用 IPコア ( スイッチ MAC 使用その他も利用可 ) PROFINET それ以外にもEtherNet/IP EtherCAT Modbus 提供中低消費電力 IPコアの使用による小さな占有面積定着しているレガシーバスPROFIBUSやCANへの対応も可能通信スタック向けの OS ecos を使用スタックアクセス向け Simple Device Application Interface(SDAI) アプリケーションシナリオは単純なプロトコルの統合から高性能ウェブサーバー等の TCP/IP ベースアプリケーションまで

18 18 必要なリソース Altera 社 Cyclone III NIOS II アプリケーションスタックプロセッサ (ecos) アプリケーションプロセッサ (ecos) C SDAI NIOS II マッピング層 PROFINET IO コードおよび静的データ 2.1MB (OS TCP/IPスタック PNスタック SDAI) ) SDAI の動的データ 0.5~1.5MB 61,124 バイトスタック TCP/IP インターフェース OS EtherNet/IP t/ip コードおよびデータ 735KB (OS TCP/IPスタック EIPスタック SDAI) EtherCAT コードおよびデータ 300KB (OS ECATスタック SDAI) IP コア MII / RMII

19 IP コア PROFINET EtherNet/IP 19

20 IP コア PROFINET EtherNet/IP 20

21 SDAI 構造 ( シングルプロセッサ ) 21 ユーザーアプリケーション Method Calls Callbacks Lib SDAI インターフェース RTOS SDAI RTE スタックイーサネットドライバプロセッサ

22 SDAI 構造 ( デュアルプロセッサ ) 22 ユーザーアプリケーション OS Method Call Callbacks Lib SDAI インターフェース (DP-RAM) プロセッサ 2 プロセッサ 1 SDAI RTE スタック RTOS イーサネットドライバ

23 SDAI アプリケーションとスタック間の相互作用 23 アプリケーション SDAI(RTE スタック ) sdai_init - Init SDAI - Init Interface - Init RTE Stack sdai_plug_unit - Plugging Unit Sdai_plug_unit(complete) - Config RTE Stack - Start RTE Stack オンライン Callback Function 例 : inc Write Request Sdai_g get_ data() -Update local I/O Data Sdai_set_data() - Set stack I/O Data Sdai_deinit() - Stop RTE Stack - Deinit SDAI

24 ビジネスモデルケース 1 24 ビジネスケースス 1 ユーザが自社でハードウェアを製作ハードウェア設計とソフトウェアは既製品を利用可能各種対応プロトコルに共通な API 評価フラットフォームありセキュリティEEPROMによる1 台ごとのライセンス管理価格は数量に応じるわずかな手間あるいは全く手を加えることなく将来の拡張が可能 Controller/Device 対応可

25 開発時の工程 25 ハードウェアソフトウェア Altera 社製 IPコア (Nios II ) OS (ecos ) SoftingのIPコア (RTE 機能 ) Softingのプロトコルソフトウェアメーカーの IP コアメーカーのアプリケーションソフトウェア

26 セキュリティ EEPROM 26 DS28E SHA-1 エンジン付き 1KB 保護 1-Wire EEPROM 使用法シークレットを定義し EEPROMに保存ランタイムでハッシュ値を算出検証

27 ビジネスモデルケース 2 27 ビジネスケースス 2 ハードウェアをSoftingがユーザに代わって製作すぐに使えるコンポーネントを納品各種対応プロトコルに共通な API 評価フラットフォームありモジュールごとにライセンス管理価格は数量に応じるわずかな手間あるいは全く手を加えることなく将来の拡張が可能 Controller/Device に対応可

28 Softing のRTEスタック 28

29 29 ビジネスモデルケース 3 Device, Controller, Supervisor 向け専用スタック ( 自社開発 ) スタックはコンフォーマンスクラス A or B を実装 Altera 社 Cyclone III Evaボードのデバイススタックは認証を無事通過スタックは以下の環境に移植済み : Intel プロセッサ上の Windows XP Freescale Intel SH4 Atmel プロセッサ上の Linux NetARM 上の Net+OS Altera 社 FPGA 上の ecos Freescale Intel プロセッサ上の VxWorks

30 プロトコルソフトウェの構造 30 Freescale Intel Nios II µblaze ARM NEC others more Windows Linux ecos µc/os VxWorks OS-9 others more Application API (PNAK/SDAI) Stack Porting Layer Windows Linux ecos µc/os VxWorks OS-9 others more Freescale Intel Nios II µblaze ARM NEC others more

31 スタックの仕様 31 Controller Device 通信相手のデバイス数 Max 関連するアプリケーション数 Max デバイス毎のパラメータとコンフィグレー 8 kbyte 8 kbyte ションデータ量各アプリケーションに対する通信数 4 4 サイクルタイム ( システム環境による ) 1 ms 1 ms デバイス毎の周期 I/O データ量 1440 Byte 1440 Byte 必要なリソース > 1 MByte Flash > 1 MByte Flash > 1 MByte RAM > 1 MByte RAM

Softing スタックのメリット 32 Softing が培ってきた産業用システムのインプリメンテーション経験をベースに開発された安定した製品 Softing は PI の多くの Working Group のメンバーとして活動既に実績として各製品に搭載 : Omron (PLC, RemoteIO) Cisco (Switch) Fuji electric (RemoteIO) (

32 Softing スタックのメリット 32 Softing が培ってきた産業用システムのインプリメンテーション経験をベースに開発された安定した製品 Softing は PI の多くの Working Group のメンバーとして活動既に実績として各製品に搭載 : Omron (PLC, RemoteIO) Cisco (Switch) Fuji electric (RemoteIO) ( その他にも採用されているが社名は公開不可 ) 特定のハードウェアソフトウェア環境に依存しない下記の条件を満たした唯一の製品コンフォーマンスクラス B を完全に対応 esp.: Medium-Redundancy-Protocol (MRP-Client) Multicast Connections (MCR) 広範囲なデバッグと診断をサポート包括的なソフトウェアハードウェアのインテグレーションサービス同じ実行ファイルにデバイスとコントローラ機能をインプリメント可能 CiR (Configuration in Run) のサポート

33 その他 33 必要なリソース実行ファイル用メモリ ( コンフォーマンスクラス B): コードおよび Staticデータ用 2MB Dynamic データ用 0.5~1.5MB 今後のプランコンフォーマンスクラス C IRT 機能性の最終定義を待つコントローラー側に導入 FPGA 上の IP コアに導入

34 Configurator ユーザーインターフェースの例 34

35 Softing の PROFIBUS-PA ソリューション 35

36 2 つのフィールドバス 1 つのソリューションで 36

37 Softing のご提案 37 Softing は既存デバイスを簡単に迅速にフィールドバス対応にするためのインターフェイスを提案 FF と PA を 1 つのソリューションで完全なサービス : 技術的なトレーニングソフトウェアとハードウェアの仕様確認ソフトウェアとハードウェアの開発テストデバイス機器の認証をサポート EDD と DTM 開発量産

38 Fieldbus Kit または Fieldbus Integration 38 選択可能デバイスにスタックをインテグレート Softing の組込みモジュール

39 インプリメントのアプローチ 39 Solution 1 Sensor Board HART Interface Fieldbus Module (FBK) Solution 2 Sensor Board Proprietary e.g. serial Fieldbus Module (FBK) Solution 3 Sensor an FF Module One board one processor

40 Fieldbus Kit FBK2 40 既に HART またはシリアルインターフェイスをもっている既存のフィールドデバイス機器を簡単に迅速に Foundation fieldbus または PROFIBUS PA に対応させるためのインターフェイスほとんどの既存デバイスのハウジングにインストール可能なコンパクトなサイズのモジュール本質安全防爆設計が施され ATX 認証を受けているフィールドデバイスへの接続 : UART ( オプション : I²C or SPI) プログラマブルな AI/AO と DI/DO HART コマンドへのカスタマイズを簡単早く実現するテンプレートを用意

41 Fieldbus Kit FBK2 簡単なインテグレーション -SW 41

42 Fieldbus Kit FBK2 簡単なインテグレーション - HW 42

43 シリアル HART と FF/PA 間のマッピング 43 他のシリアルプロトコルもユーザリクエストで可 Device Hardware Device-HART Mapping Fieldbus Kit AI-FB PID-FB HART Mapping TB Function Block Application RB HART- Master Function Block Shell Stack Physical Layer

44 44 1つのプロセッサでのインテグレーション Device Application Device Application Stack AI-FB PID-FB TB Function Block Application RB Function Block Shell Stack Physical Layer

Fieldbus ASIC - UFC 100 45 FOUNDATION Fieldbus と PROFIBUS PA

45 Fieldbus ASIC - UFC FOUNDATION Fieldbus と PROFIBUS PA 対応の Fieldbus ASIC: ピンとソフトウェアはヤマハの YTZ420 ( FIND1+ ) ASIC と完全互換

46 各アプローチの比較 46 Solution 1 Sensor Board HART Interface FF Module (FBK) Solution 2 Sensor Board Proprietary e.g. serial FF Module (FBK) Solution 3 Sensor an FF Module One board one processor Development Cost Development Time System Performance Device Cost Solution Solution Solution

47 Softing のご提案 ( 要約 ) 47 Solution 1: FBK hardware Solution 2: FBK hardware Solution 3: FBK schematics, Fieldbus ASIC, stack エンジニアリングサービス : トレーニング ( 例技術的なトレーニングと開発ツール ) Workshop ( 例 FF / PB PA デバイスの設計仕様開発キックオフテスト ) 仕様 ( 例ハードウェアとソフトウェアのレビュー ) 開発 ( ハードウェアとソフトウェア ) テスト ( 例 pre-certification, host system integration, Emerson stress, PROFIBUS PA noise test)

48 Softing の PROFIBUS 診断機器 48

49 PROFIBUS 診断機器ポートフォリオ 49 General Accessories: Fieldbus Leakage Clamp PB Service Interfaces

50 PROFIBUS Diagnostics Suite 概要 50 操作性を共通化各ツールごとに新しいユーザインターフェイスを覚える必要無し! 簡単で直感的な使い勝手フィールドバスの専門知識不要 1 クリックでテスト結果を表示明確なテスト結果問題がある部分は色で識別診断はテキストで

51 PROFIBUS Diagnostics Suite スタートページ 51 使い始めが簡単使用頻度が高い機能へのクイックアクセス

52 PROFIBUS Diagnostics Suite 標準機能 : Bus / Network Status 52 Bus Status ではテストの開始に関わらずバスの状態を継続的に表示 Quick Test または User-Controlled Test 後は Network Status は診断結果を表示しバスの物理層と通信の概要を提供

53 PROFIBUS Diagnostics Suite 標準機能 : Network Status - Protocol 53 Protocol タブ segment, master, slave の各レベルで異なる情報を提供正しいGSDファイルによりデバイスタイプエラーメッセージコンフィグレーションパラメータがテキストで表示

54 PROFIBUS Diagnostics Suite 標準機能 : Network Status - Signal Quality 54 Signal Quality タブは全てのバスデバイスの品質指数の測定結果を表示することでバスの物理的な概要を提供各デバイスの信号の詳細も表示

55 PROFIBUS Diagnostics Suite 標準機能 : Network Status - Topology 55 Topology scan 全てのバスステーションのシーケンスと距離を測定

56 PROFIBUS Diagnostics Suite 標準機能 : Trend 56 Trend test はバス通信と物理的なバスの両方を対象としたテストレアな障害や長期間かけて発生しうる特発性の問題を検知するのに最適な機能

57 PROFIBUS Diagnostics Suite 標準機能 : Test Report 57 グラフィックを含む詳細なテストリポートの生成テストリポートは印刷または PDF, Excel ファイルにエキスポート

58 PROFIBUS Diagnostics Suite 拡張機能 : Oscilloscope 58 Oscilloscope 機能は信号を波形で解析

59 PROFIBUS Diagnostics Suite 拡張機能 : Frames 59 Frame 解析機能は各フレーム毎の解析のためのパワフルなトリガとフィルタ設定を提供

60 PROFIBUS Diagnostics Suite 対応機能 60 PROFIBUS Diagnostics Suite が対応する各ツールの機能

61 PROFIBUS 診断ツール 61 BC-230-PB: PB-PA セグメントの計測 - バスパワーによりバッテリ不要 - テストリポートをトを Excel ファイルで作成 BC-450-PB: PB-DP/PAのプロトコル解析 - RS485/MBP 同時解析 - オプションのケーブルで 3m 延長可 PB-T3: PB ケーブルテスタ - 信号解析トポロジーチェック

PROFIBUS 診断ツールバス常時監視機器 Inspektor BC-502-PB

予測していなかったシステムダウンの原因となるバス通信の悪化を確実に検知することができる

このツールが自動的にオペレーションスタッフに警告するプロトコル解析をベースにスに

62 PROFIBUS 診断ツールバス常時監視機器 Inspektor BC-502-PB 62 バス上の全通信を継続的にモニタすることで予測していなかったシステムダウンの原因となるバス通信の悪化を確実に検知することができるメンテナンスのアクションが必要とされる場合このツールが自動的にオペレーションスタッフに警告するプロトコル解析をベースにスに BC-502-PB はバスサイクルタイムを決定し下記のクリティカルイベントをモニタする : エラーフレームリトライドロップアウト / 再スタートデバイスエラー (internal/external diagnostics) PROFIBUS DP, DPV1, FMS, MPI 対応 Baud rates: 9,6 kbit/s 12 MBit/s

63 PROFIBUS Inspektor PLC/ プロセッサコントローラ経由でのアラート 63 PROFIBUS DP Alerting: By relay contact or via network/server (optional) Control inputs (usage optionally): Start/stop trigger alarm acknowledgement, event counter reset Ethernet Web interface: (w/o SW installation) For parameterization and diagnosis at alarms

64 PROFIBUS Inspektor セントラルデータとサーバ (option) 64 PROFIBUS DP Other fieldbus, e.g. CAN On request Ethernet PROmanage Server: Central event and alarm database for up to 80 Inspektors Office PC: Overall fieldbus breakdown warning+analysis Web interface w/o SW installation

65 PROFIBUS Inspektor Web インターフェイスイベントと状態表示 65

66 PROFIBUS Inspektor Extended analysis 66 最後 100のクリティカルイベントのアラームリスト表示最後 8 のクリティカルイベントの 500 テレグラムのスナップショット付属のプロトコルアナライザのソフトを使用して解析を Web インターフェイスから PC にダウンロード

67 PROFIBUS 診断ツール BC-600-PB 67 All-in-one: 物理レイヤと通信レイヤを同時にテスト可能フィールドバスの全ての問題を検知する高い信頼性のツールケーブルまたはコネクタのような物理的な障害の検知または PLC やバスデバイスのような通信の問題を迅速に明確に表示 PC と接続してもスタンドアロンとしても使用可能ボーレート PB-DP セグメントとの接続上の電圧の自動検知 DP 信号解析トポロジースキャン : 正確なテスト結果を提供 USB インターフェイスガルバニックアイソレーション

68 PROFIBUS 診断ツール BC-600-PB アプリケーションエリアリア 68 バスへの影響を最小限に抑えて PB-DP セグメントをフルにテスト特発的に発生するような劣化の問題も検知マスターシミュレータ搭載により PLC が準備されていない状況でもバスのテストと疑わしいデバイスの個別チェックが可能ユニバーサルツールとして : システムの設定と始動検収テスト故障予防の保守ツールトラブルシューティングフィールドのデバイステスト

69 PROFIBUS 診断ツール BC-600-PB 69 フィールドでもすぐに使えるようにパッケージとして用意

70 PROFIBUS 診断ツール BC-600-PB スタンドアロンモードンド 70 全てのバスデバイスのライブステイタスマスタシミュレータ全てのバスデバイスのクイックテスト全てのバスデバイスの長期間の傾向のチェック PROFIBUS Diagnostics Suite を使って PC 上でテスト結果の詳細な解析を表示可能

71 PROFIBUS 診断ツール BC-600-PB PC モード PROFIBUS Diagnostics Suite の全機能を対応 Standard tests Expert tests Network status Trend Trigger Test functions 71 Stand-alone operation Permanent bus status Quick and long-term test Overview phys. & comm. Protocol Analysis Signal Analysis Topology Master simulator Signal quality Critical events Test report Oscillogram analysis Frame analysis Input Output PROFIBUS Tester 4 ip i.p. BC-600-PB

72 PROFIBUS 診断ツール BC-600-PB 利点 72 始動時間の短縮ライブバス上の定期的予防テストによりプラントの有用性とオペレーションの信頼性を拡張可能システムのダウンタイムを最少にする助けとなる

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PowerPoint Presentation INDUSTRIAL AUTOMATION フィールドデバイスに PROFINET IO を実装する 3 つの方法要求事項ソリューション1 スタックポーティングソリューション2 IPコア実装ソリューション3 モジュール実装 Page 2 要求と制限事項お客様側からお客様はプロトコルのエキスパートになることを望んでいないお客様は短い時間で柔軟なスケジュールで解決したいお客様は将来の機能拡張に対してもシームレスに統合できることを望んでいる