PROFINET development
Bologna, 10 marzo 2015
Mettiamo PROFINET nei nostri
prodotti!
Paolo Ferrari
Università di Brescia,
Via Branze 38 25123 Brescia (Italy)
Tel: +39-030-3715445
fax: +39-030-380014
[email protected]
Centro di Competenza PROFIBUS e PROFINET
CSMT Gestione Scarl – Brescia - http://www.csmt.it
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La situazione attuale
 La crescita esponenziale
dei sistemi basati su
PROFINET ha spinto
numerosi produttori a
ricercare soluzioni
per includere PROFINET
nei propri prodotti
 Il mercato italiano, insieme alla Germania, è in prima posizione per il
numero di nuovi dispositivi con interfaccia PROFINET embedded
 Quali sono i possibili approcci al mondo PROFINET?
 Come confrontare le varie soluzioni ?
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Perché PROFINET?
 Utilizza TCP/IP e gli altri standard IT
 Comunicazione coerente dal campo fino alla supervisione
 Prestazioni scalabili fino al motion control isocrono
 Integra la tecnologia relativa alla safety e alla security
 Consente una perfetta integrazione di tutti i bus di campo
 Fornisce diagnostica dettagliata e significativa
 Consente topologie flessibili (strutture a stella, linea, anelli…)
 Molti di mezzi di trasmissione (rame, fibra ottica, wireless…)
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Supporto all’avvio del progetto
 Con PROFINET, è possibile usufruire di servizi quali: consulenza,
libri, brochure, e la formazione sotto forma di corsi, seminari e
workshop
 Ecco alcune domande tipiche: Quali vantaggi offre PROFINET per i
miei prodotti? Quali caratteristiche devono essere inserite nel mio
dispositivo automatico di specifico? Quali tecnologie e supporto sono
disponibili per l’implementazione di PROFINET?
 La formazione specialistica (corsi certificati!) permette agli
sviluppatori e responsabili di prodotto di ottenere una rapida e
completa introduzione alla tecnologia PROFINET
 L’obiettivo è “non reinventare la ruota".
 Implementare PROFINET in dispositivi di campo in modo rapido ed
efficiente è possibile con uno sforzo minimo commisurato agli
obiettivi che si vogliono raggiungere
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Conformance Classes
Non sincronizzati
CC-A
Standard Ethernet
IEEE 802.3 conforme
e inoltre
Real-Time Comm.
(RT_Class 1)
UDP/IP-Comm
LLDP-Frames
Alarms
CC-B = CC-A
e inoltre
SNMP-support
LLDP-MIB
Sincronizzati
CC-C = CC-B
e inoltre
IRT- communication
(RT_Class 2
RT_Class 3)
Ridondanza: MRPD (o)
Servizi opzionali: Fiber optic, FSU, Shared device, shared inputs, MCR
MRP, iPar-support, Profiles, RT across subnets (RT_Class_UDP)
Certificazione (m):
Device e Controller
Device e Controller
Device e Controller
Switches sono sempre visti come Devices o Controller
con GSD.
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Opzioni di implementazione
 In linea di principio sono disponibili le seguenti opzioni
1. Unità microcontroller (MCU) standard con controller Ethernet
integrato o esterno
2. FPGA con controller Ethernet integrato (o esterno) e switch
IRT-capable
3. Modulo con microcontrollore standard o con microcontrollore e
supporto hardware IRT
4. ASIC con microcontrollore con supporto hardware IRT
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Metodi di sviluppo
 Per selezionare il metodo di sviluppo migliore bisogna tenere in conto:
il costo atteso di produzione, il tempo richiesto per lo sviluppo, il time
to market. Anche la presenza di Profisafe è da decidere subito.
 Progetto customizzato
 In questo metodo, l'interfaccia PROFINET è incorporata in un design hardware e
software che è stato ottimizzato per quanto riguarda la spesa per lo sviluppo e il
time to market utilizzando soluzioni SF/HW disponibili in commercio. Schemi di
progettazione HW con microcontrollori o FPGA standardizzati
 Progetto con moduli embedded
 L’interfaccia PROFINET è fornita da moduli preassemblati disponibili in commercio.
Si ottimizza la flessibilità e il time to market
 Gateway e accoppiatori esterni
 L’interfaccia PROFINET è realizzata con un gateway/coupler collegato in serie al
dispostivo da collegare. Non si cambia l’elettronica originale.
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Valutazione rispetto al tipo di implementazione
 Creare un prodotto partendo dai chip è sempre vantaggioso se la
produzione è ad alti volumi
 Per produzioni sporadiche e limitate anche i gateway sono soluzioni
percorribili
 Sviluppare soluzioni ProfiSafe richiede certificazioni specifiche, più
semplici se previste fin dall’inizio
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Valutazione rispetto al metodo di sviluppo
 La scelta del metodo di sviluppo condiziona anch’essa il progetto.
 E’ necessaria un’analisi dei requisiti della soluzione finale
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Soluzioni disponibili
 L’offerta del mercato è ampia e articolata : 7 fornitori di moduli, 3
fornitori di PC card, 5 fornitori di gateway, 11 fornitori di chip e stack
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Ulteriori profili implementabili
 PROFINET standardizza anche dei profili applicazione che
aumentano l’interoperabilità.
 I profili applicazione sono software aggiuntivo da inserire nel proprio
oggetto, di solito possono convivere con le varie implementazioni
 E’ meglio decidere subito quale profilo implementare per usare la
decisione durante la scelta delle metodologie/piattaforme
 PROFIsafe: profilo dedicato all’implementazione della safety nelle
applicazioni
 PROFIenergy: profilo dedicato al monitoraggio e al controllo degli
assorbimenti energetici (prevede varie modalità di funzionamento a
consumi differenziati)
 PROFIdrive: profilo scalabile per la gestione dei drive (dal
posizionamento fino al controllo di corrente)
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Certificazione dei dispositivi PROFINET (1)
 Un componente attivo (IO-Controller,
IO-Device…) che utilizza il protocollo
Device
PROFINET non è automaticamente
Under Test
un dispositivo PROFINET.
 Per poter affermare che il prodotto
è un componente PROFINET
Campagna di test
nel laboratorio
è necessario farlo certificare
prove
 PROFIBUS International pubblica
le specifiche dei test da eseguire
No
per verificare l’aderenza del
OK ?
dispositivo al protocollo PROFINET.
Si
 L’esecuzione dei test è possibile
solo presso laboratori accreditati
Certificazione
 Il superamento del test permette
attraverso PROFIBUS
di richiedere il certificato che viene
International
rilasciato solo da PROFIBUS International
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Certificazione dei dispositivi PROFINET (2)
 Certificare un prodotto equivale a garantirne le caratteristiche dal
punto di vista PROFINET.
 La certificazione è utile all’utente finale che è sicuro del buon
funzionamento
 La certificazione è utile al costruttore che limita le sue responsabilità
 La certificazione PROFINET è obbligatoria per tutti gli elementi attivi
di una rete che trasporta informazioni legate alla safety (cioè dove
sono presenti dispositivi PROFIsafe), anche se non coinvolti nella
funzione di sicurezza.
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Certificazione dei dispositivi PROFINET (3)
 Esempio 1: un produttore realizza un nuovo componente PROFINET
da zero progettando tutta l’elettronica e il software.
La certificazione è obbligatoria.
 Esempio 2: un produttore realizza un nuovo componente includendo
nel suo progetto hardware (moduli embedded) e/o software (stack) di
terze parti che implementano PROFINET.
La certificazione è obbligatoria.
 Esempio 3: un produttore interfaccia un suo prodotto ad un gateway
esterno che ha una porta PROFINET.
Se il gateway esterno è certificato, non serve la certificazione.
Se il gateway non è certificato, occorre la certificazione del gateway.
 Esempio 4: un produttore include un PLC/RIO certificato PROFINET
nel cabinet del suo sistema.
Il concetto di certificazione non si applica, il sistema si definisce
“dotato di interfaccia PROFINET”.
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Certificazione dei dispositivi/componenti passivi
 I componenti passivi sono importantissimi in una rete
PROFINET (e, in generale, Ethernet)
 Cavi, connettori, accoppiatori elettro-ottici, pannelli di derivazione
(patch panel…) costituiscono l’ossatura della rete garantendo
l’integrità del segnale elettrico
 PROFIBUS International pubblica delle specifiche di riferimento per
questi componenti e chiede che ogni costruttore autocertifichi che i
suoi componenti siano migliori (o uguali)
 Una infrastruttura di impianto realizzata utilizzando solo componenti
passivi con autocertificazione PROFINET è automaticamente adatta a
trasportare il protocollo PROFINET.
 Rimangono da verificare il montaggio ed eventuali componenti “strani”
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Supporto alla certificazione
 Documentazione chiara e completa
How to get a
certificate for a
Profibus/Profinet
device
• Step successivi per
ottenere un certificato
• Elementi che devono
essere forniti per
poter iniziare il
processo di
certificazione
Test specification
for Profinet IO
Device
Test specification
for Profinet IO
Controller
• Procedure di prova
eseguite per ottenere
la certificazione di un
device
• Documentazione
necessaria da fornire
in fase di test
• Procedure di prova
eseguite per ottenere
la certificazione di un
Controller
• Documentazione
necessaria da fornire
in fase di test
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Supporto alla certificazione
 La certificazione dei dispositivi PROFINET può avvenire nei seguenti
laboratori
AIT - Institut für Automation & Industrial IT, FH Köln (Germany)
an testlabs (Czech Republic)
ComDeC (Germany)
ifak e.V. Magdeburg (Germany)
ITEI (Germany)
Japanese PROFIBUS Organization Tokyo Test Lab (JPO-TTL) (Japan)
PHOENIX TESTLAB GmbH (Germany)
PROFI Interface Center (USA)
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Supporto alla certificazione
 Molti fornitori di soluzioni per l’implementazione di PROFINET
forniscono anche aiuto per la certificazione
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Rete di supporto mondiale
 PROFIBUS International offre una vasta rete di supporto mondiale
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Rete di supporto italiana
 Due Centri di Competenza accreditati
 Due Centri di Training accreditati
I centri di competenza offrono supporto
tecnico a chiunque ne abbia bisogno e
giocano un ruolo essenziale nell’aiutare
gli sviluppatori di strumenti e
sistemi PROFIBUS e PROFINET.
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