Microsoft PowerPoint - Softing_Seminar_2012.ppt

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とらふみかつま
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1 各種ネットワーク対応フィールド機器の開発 : FA 機器と PA 機器産業オープンネット展月 9 日名古屋 7 月 11 日東京ガイロジック株式会社 /Softing Industrial Automation Softing のビジネス Softing は FA と PA の通信プロトコル関連製品と技術サポートを提供できる数少ないテクノロジーベンダ 6% 10% 49% 51% 8% 76% Process Automation Factory Automation EU EMEA AMAERICAS APAC

PROFIBUS PCインターフェイス (USB, PCI, PCI Express,PC104) ゲートウェイ OPCサーバ

DeviceNet PCインターフェイス (PCI, PC104) 診断ツール 4.

Modbus-TCP プロトコルスタック FPGAベースSWパッケージ組込みモジュール評価キット Page 3 FA : 産業用

2 FA : Softing が対応する各種フィールドバス 1. CAN/CANopen PCインターフェイス (USB, PCI, PCI Express,PC104) 診断ツール 2. PROFIBUS PCインターフェイス (USB, PCI, PCI Express,PC104) ゲートウェイ OPCサーバ診断ツール ( ケーブルテスタ, プロトコルアナライザ, 常時監視型 ) 3. DeviceNet PCインターフェイス (PCI, PC104) 診断ツール 4. 産業用 Ethernet - PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP, PowerLink, Modbus-TCP プロトコルスタック FPGAベースSWパッケージ組込みモジュール評価キット Page 3 FA : 産業用 Ethernet --- 分布多くの産業用 Ethernet が存在しますが 4~5 種類の主要なプロトコルに集約されてきました Profinet ( 30 %) EtherCAT ( 6 %) Powerlink ( 4 %) Modbus TCP/IP (13%) Ethernet IP ( 33%) Softing IA 2011 / Page 4

3 FA : 産業用 Ethernet Softing が対応する RTE プロトコル PROFINET IO EtherNet/IP EtherCAT Modbus/TCP --- 対応プロトコル Softing が今後対応する RTE プロトコル PowerLink PROFINET IRT Softing IA 2011 / Page 5 FA : 産業用 Ethernet --- お客様からの要望共通のハードウェア上に複数のRTEを実現したい既存または将来的な通信インフラにできるだけ簡単に統合したい柔軟なソリューション将来にわたり保証できるソリューション適正なコストで開発したい拡張性があるソリューションアプリケーションベースで通信を考える ( 通信プロトコルにアプリを合わせるのではなく ) このような要望に応えるために Softing が出した結論は Softing IA 2011 / Page 6

4 FA : 産業用 Ethernet --- ポータブルなスタックとシンプルな API Application Simple Device Application Interface Porting Layer Application Processor DP RAM Single Processor PROFINET Softing EtherNet/IP Softing MODBUS TCP Softing EtherCAT Beckhoff Various Operating Systems (Windows, Linux, RT OS, ) Various Processors (Intel, Renesas, Freescale, ) POWERLINK B&R Protocol Processor Softing IA 2011 / Page 7 FA : 産業用 Ethernet --- アプリケーションとスタック間で簡単に通信 Application IF RTE Stack IF sdai_init Flexible HW IF sdai_plug_unit Sdai_plug_unit(complete) Callback Function Init SDAI Init Interface Init RTE Stack Standardized API Plugging Unit Config RTE Stack Start RTE Stack e.g. inc Write Request Sdai_get_data() Update local I/O Data Sdai_set_data() Set stack I/O Data Sdai_deinit() Stop RTE Stack Deinit SDAI Softing IA 2011 / Page 8

5 FA : 産業用 Ethernet ASIC --- ハードウェアの選択 FPGA Life Cycles, Flexibility, Compact HW Designs CPU RTE with special HW requirements (enhanced real time, redundancy) RTE with standard Ethernet + Enhancements (Real Time, support for daisy chain) RTE with standard Ethernet (Real Time, single port) Softing IA 2011 / Page 9 FA : 産業用 Ethernet --- Softing のハードウェア選択は FPGA 複数の標準規格プロトコルを簡単にサポート標準的なプラットフォームプログラマブルなハードウェア (IP Core) つまり SW と HW に対応する Off the shelf な IP により短期間でインプリメント可能低価格 PCB レイアウトは 1 度同じ部品なので効率的な在庫管理開発とサポートの手間が少ない新しい規格へのアップデートやコンバートが簡単ボードの変更は不要 HW と SW の両方の再プログラムが簡単旧式化の対応 FPGA デバイス自体長期供給が可能 IP ベースの設計は次世代の FPGA にも簡単に移行可能 Softing IA 2011 / Page 10

6 FA : 産業用 Ethernet ビジネスモデル : FPGA ベースの SW パッケージ組込モジュール FPGA (SW) --- SoftingのFPGA ベースの提案 RTEM( モジュール ) 9-12 months Workshop & Spec Hardware Development Integration of IP Cores & Application SW Workshop & Spec Integration into Customer Environment System test 3-6 months System test Softing IA 2011 / Page 11 FA : 産業用 Ethernet --- FPGA ベースソリューション仕様とイメージ GPIO Altera:Cyclone III, IV, V( 予定 ) Xilinx: Spartan,ZynQ, Artix7 ( 予定 ) に対応 FPGA 内 CPU 上でのアプリケーション開発 ( 右図 ) または外部 CPU 上アプリケーションと DP-RAM 接続各種プロトコル上に共通 API (SDAI) 共通プラットフォームでマルチプロトコルの対応可スタック側はロイヤリティフリー RTOS ecos 採用従来 IT(Socket Interface) も対応可 FPGA SDAI Socket RTE Stack NIOS II DP-RAM SX 3/4 Port SDAI Socket Application NIOS II Web server Port 1 Port 2 Softing IA 2011 / Page 12

7 FA : 産業用 Ethernet FPGA GPIO --- FPGA only 2 Processors Nios II / µblaze Device Application Simple Device Application Interface DP RAM IP Cores CoE EtherCAT- Slave Simple Device Application Interface PROFINET IO Device CIP EtherNet/IP Adapter Nios II Nios / µblaze II MODBUS/TCP Server ecos POWERLINK CN ESC Switch Switch Switch Hub Softing IA 2011 / Page 13 FA : 産業用 Ethernet --- FPGA only 1 Processor GPIO IP Cores FPGA Device Application Simple Device Application Interface CoE CIP ecos EtherCAT- Slave PROFINET IO Device EtherNet/IP Adapter MODBUS/TCP Server POWERLINK CN Nios Nios II / µblaze II ESC Switch Switch Switch Hub Softing IA 2011 / Page 14

8 FA : 産業用 Ethernet --- FPGA + Microprocessor connection via DP RAM µp Device Application Simple Device Application Interface DP RAM Simple Device Application Interface FPGA CoE EtherCAT- Slave PROFINET IO Device CIP EtherNet/IP Adapter Nios Nios II / µblaze II ecos MODBUS/TCP Server POWERLINK CN ESC Switch Switch Switch Hub Softing IA 2011 / Page 15 FA : 産業用 Ethernet --- FPGA + Microprocessor connection via serial interface µp Device Application Serial Interface Mapping Application Simple Device Application Interface FPGA CoE EtherCAT- Slave PROFINET IO Device CIP EtherNet/IP Adapter Nios Nios II / µblaze II ecos MODBUS/TCP Server POWERLINK CN ESC Switch Switch Switch Hub Softing IA 2011 / Page 16

FA : 産業用 Ethernet ビジネスモデル 1 --- FPGA (SW) FPGA ベースでユーザが自社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リファレンスとして Softing の RTE

わずかな手間で将来の拡張が可能 Softing IA 2011 / Page 17 FA : 産業用 Ethernet ビジネスモデル 2 --- 組込みモジュール RTEM ハードウェアを Softing がユーザに代わって製作

9 FA : 産業用 Ethernet ビジネスモデル FPGA (SW) FPGA ベースでユーザが自社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リファレンスとして Softing の RTE モジュールの回路も用意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 ( 各プロトコルを実行するための暗号 ) わずかな手間で将来の拡張が可能 Softing IA 2011 / Page 17 FA : 産業用 Ethernet ビジネスモデル組込みモジュール RTEM 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(SDAI) SDAI ライブラリをアプリ側の環境にポーティングするだけ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で将来の拡張が可能 Softing IA 2011 / Page 18

FA : 産業用Ethernet 産業用 Stress Test 組込みモジュール RTEM スタータキットとして FPGA+IP core 搭載モジュールとベースボード電源 USB Blaster 4つのプロトコル搭載 Interoperability Test Plug Fest Softing IA 2011 / Page 19

10 FA : 産業用Ethernet 産業用 Stress Test 組込みモジュール RTEM スタータキットとして FPGA+IP core 搭載モジュールとベースボード電源 USB Blaster 4つのプロトコル搭載 Interoperability Test Plug Fest Softing IA 2011 / Page 19 主要なPLCのプロジェクト各サンプルプログラムも用意 (EtherCAT, PROFINET, Ethernet/IP, Modbus-TCP) 評価キット Conformance Test FA : 産業用Ethernet --- 実績のあるスタック産業用 Internal Test Softing IA 2011 / Page 20

11 FA : 産業用 Ethernet --- Internal Test Stress Test ユーザ機器のテストもサポート Conformance Pre-Test Interoperability Test support Plug Fest support Your Device With Our Stack(s) Softing IA 2011 / Page 21 PA : Softing が対応する各種フィールドバス 1. HART HART 7 対応プロトコルスタックスタータキット 2. Wireless HART 組込みモジュールスタータキット 3. Foundation fieldbus ゲートウェイ (FF H1- FF HSE or Modbus) PCインターフェイス (USB, Bluetooth) FFスタータキットコンフィグレーションソフト組込みモジュール ASIC 4. PROFIBUS-PA 診断ツール ( ケーブルテスタ, プロトコルアナライザ, 常時監視型 ) PAスタータキット組込みモジュール ASIC Softing IA 2011 / Page 22

12 PA : 従来のプロセス機器とネットワーク対応機器従来機器 4~20 mamp DCS または PLC のアナログ入力ボードセンサー通信センサー圧力温度流量 PH レベル, 濁度などプロセスから測定する必要があるプロセス値しか見えない設定アセット管理診断などエンジニアリングツールの使用不可能プロセス値の監視設定アセット管理診断などエンジニアリングツールの使用可能 Softing IA 2011 / Page 23 PA : DCS の現状は? 横河電機株式会社様ホームページより Softing IA 2011 / Page 24

13 PA : DCS の現状は? 日本エマソン株式会社様ホームページより Softing IA 2011 / Page 25 PA : DCS の現状は? アズビル株式会社様ホームページより Softing IA 2011 / Page 26

14 PA: Softing が提案する HART PA FF WirelessHARTの一環開発方法既存の HART 対応機器を組込みモジュールの追加だけで FF, PA, WirelessHART 対応機器へ HART over UART HART スレ - ブスタック測定のアプリ Softing IA 2011 / Page 27 PA : プロセスの世界で使われるプロトコル HART Communication Foundation ホームページより Softing IA 2011 / Page 28

15 PA : プロセスの世界で使われるプロトコル 2010 年売上 ( 機器個数 ) HART Profibus DP Profibus PA Foundation Fieldbus WirelessHART* 2011 の予想 Softing IA 2011 / Page 29 PA : プロセスオートメーション機器開発 --- HART 7 Softing 社の提案 HART 7 Slave Stack 開発パッケージユーザ側でインテグレーション可能多様なロイヤリティライセンスモデル少数ロット年間使用許諾アップフロントその他 HART Tester DD の作成アプリケーション開発 Softing IA 2011 / Page 30

Sensor Board HART Interface Fieldbus Module (FBK) Solution 2 Sensor Board Proprietary e.g.

16 PA : プロセスオートメーション機器開発デバイスにスタックをインテグレート The Freedom To Choose --- PB-PA と FF 組込みモジュール FBK2 Softing IA 2011 / Page 31 PA : プロセスオートメーション機器開発 --- PB-PA と FF インプリメントのアプローチ :3 通り 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 Softing IA 2011 / Page 32

PA: Foundation fieldbus と PROFIBUS-PA 組込みモジュール FBK2 FF/PROFIBUS PA の提案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組込みモジュールを提案 FF と PA は物理的に共通同じモジュールのファームウェアを変更するだけ完全なサービス : 技術的なトレーニング

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を簡単に迅速にFF またはPAに対応させるための組込みモジュール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本質安全防爆設計が施され ATEX 認証フィールドデバイスへの接続 : UART, I²C or SPI プログラマブルな AI/AO と

17 PA: Foundation fieldbus と PROFIBUS-PA 組込みモジュール FBK2 FF/PROFIBUS PA の提案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組込みモジュールを提案 FF と PA は物理的に共通同じモジュールのファームウェアを変更するだけ完全なサービス : 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 Softing IA 2011 / Page 33 PA: Foundation fieldbus と PROFIBUS-PA 組込みモジュール FBK2 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を簡単に迅速にFF またはPAに対応させるための組込みモジュール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本質安全防爆設計が施され ATEX 認証フィールドデバイスへの接続 : UART, 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 Pre-Certification (ITK, PROFIBUS Tester), Emerson stress test など FF (ITK, US Austin) でのFF 認証をサポートホストインテグレーションテスト itm (Germany) でのPROFIBUS PA 認証のサポート Softing IA 2011 / Page 34

18 PA: Foundation fieldbus と PROFIBUS-PA 組込みモジュール FBK2 シリアル HART と FF/PA 間のマッピング Device Hardware FBK2 HART Mapping( アプリケーション ) TB AI-FB PID-FB Device-HART Mapping Function Block Application RB HART- Master Function Block Shell Stack Physical Layer Softing IA 2011 / Page 35 PA: Foundation fieldbus と PROFIBUS-PA 組込みモジュール FBK2 例 : センサー用ボード ( ノンインテリジェント ) にFBK2を搭載 Sensor connected directly to FBK2 DI DO AI AO を直接 FBK2 に接続デジタル回路開発不要! FBK2 直接 DI DO AI AOのファンクションブロックに接続または独自のアプリを開発してアプリからSoftingのスタックを呼び出す AI-FB PID-FB TB Function Block Application RB Function Block Shell Stack Physical Layer Softing IA 2011 / Page 36

Power Supply Softing IA 2011 / Page 37 PA: Foundation fieldbus PC インターフェイスエンジニアリングツール向けインターフェイスとリンキングデバイス FFリンキングデバイス

19 PA: Foundation fieldbus と PROFIBUS-PA 開発用スタータキット Contents of the FF Starter Kit: FF リンキングデバイス FF コンフィグツール (OPC Server, Client) FF フィールドデバイス電源コンディショナ Contents of the PA Starter Kit: PBusb PB コンフィグツール (OPC Server, Client) DP/PA カプラ PA フィールドデバイス Power Supply Softing IA 2011 / Page 37 PA: Foundation fieldbus PC インターフェイスエンジニアリングツール向けインターフェイスとリンキングデバイス FFリンキングデバイス Ethernet (HSE) とフィールドバス (H1) を接続するゲートウェイ FF-USB (or FF-Blue) PCインターフェイス (USB, Bluetooth) --- API, CommDTM 対応 Softing IA 2011 / Page 38

PA: WirelessHART 組込みモジュール RTEM 開発キットと組込みモジュール WirelessHART 7 の提案すぐに評価可能なスタータキット Softing 社の組込みモジュール搭載の Wireless 温度トランスミッタゲートウェイ開発ボード組込みモジュールコンパクトなモジュールハード的なコンバートなのでファームウェアの開発不要 -ATEX, RF 認証 - 周波数

20 PA: WirelessHART 組込みモジュール RTEM 開発キットと組込みモジュール WirelessHART 7 の提案すぐに評価可能なスタータキット Softing 社の組込みモジュール搭載の Wireless 温度トランスミッタゲートウェイ開発ボード組込みモジュールコンパクトなモジュールハード的なコンバートなのでファームウェアの開発不要 -ATEX, RF 認証 - 周波数 2.4GHz-2.48GHz -15 チャネル対応 Softing IA 2011 / Page 39 国内お問合せガイロジック株式会社 /Softing Industrial Automation 東京都武蔵野市御殿山ムサシヤビル TEL: FAX: Softing 担当 : アルフレドキンテーロペイスンナン softing_ jp@gailogic.co.jp Softing IA 2011 / Page 40

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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