explicar protocolo profibus dp y profinet.pdf

Automatización y comunicación a escala corporativa. PROFINET,, el estándar abierto PROFINET de Industrial Ethernet.

profinet Abril 2006

Nuevas perspectivas en la automatización industrial ... El aumento de la productividad de una planta tiene la máxima prioridad. La inversión de capital está destinada a agilizar el ritmo de producción para satisfacer las últimas demandas del mercado y reducir el tiempo de lanzamiento al mismo. Por eso es necesario contar con un flujo constante de información a escala corporativa (desde la primera fase de producción hasta el nivel de gestión corporativa pasando por el nivel de control de la planta) para tomar las decisiones estratégicas. Para lograrlo, se requiere eficacia y continuidad en el propio proceso de diseño de la planta.

2

Nuevas perspectivas en la automatización industrial ... El aumento de la productividad de una planta tiene la máxima prioridad. La inversión de capital está destinada a agilizar el ritmo de producción para satisfacer las últimas demandas del mercado y reducir el tiempo de lanzamiento al mismo. Por eso es necesario contar con un flujo constante de información a escala corporativa (desde la primera fase de producción hasta el nivel de gestión corporativa pasando por el nivel de control de la planta) para tomar las decisiones estratégicas. Para lograrlo, se requiere eficacia y continuidad en el propio proceso de diseño de la planta.

2

... gracias a PROFINET PROFINET,, el estándar de Industrial Ethernet La creciente importancia de la integración vertical demuestra el papel tan decisivo que desempeña la comunicación industrial en la tecnología de automatización moderna en su conjunto. PROFINET, el estándar abierto y no propietario basado en Industrial Ethernet, permite un acceso directo y transparente desde el nivel de gestión corporativa hasta el nivel de campo. PROFINET está basado en estándares de TI establecidos y admite TCP/IP sin restricciones.

Aproveche las sinergias y asegure sus inversiones: integración sencilla de sistemas existentes ¿Desea seguir utilizando o ampliar en el futuro las secciones de planta y los sistemas existentes que se comunican a través de PROFIBUS y otros buses de campo? No hay problema. PROFINET permite la integración del parque de equipos existente sin complicaciones y con el mínimo gasto. PROFINET garantiza un alto grado de protección de la inversión para los sistemas existentes y ofrece las ventajas de un estándar innovador, ahora y en el futuro. La base óptima para PROFINET: Industrial Ethernet Ethernet se ha consolidado como el sistema de bus estándar en el mundo de la oficina. Gracias a su enorme aceptación en el mercado, el desarrollo de Ethernet continúa imparable (p. ej., con mejoras en la velocidad de transferencia). Siemens lleva más de 15 años ofreciendo Industrial Ethernet como red basada en estándares para entornos industriales rudos. PROFINET utiliza esta base para interconectar dispositivos dispositivos desde el nivel de campo al de gestión, combinando así el rendimiento industrial con la uniformidad, continuidad y transparencia de la comunicación de la empresa.

3

La solución para cada necesidad: PROFINET, el estándar completo para la automatización Tecnología de instalación de estándares de la industria, capacidad de funcionamiento en tiempo real, integración de dispositivos de campo descentralizados, aplicaciones de control de movimiento isócrono, administración y diagnóstico de redes simples, protección contra el acceso no autorizado, ingeniería eficiente y no propietaria y alto grado de disponibilidad de la planta y la maquinaria: PROFINET, el estándar de Industrial Ethernet abierto e independiente del fabricante, satisface todas estas necesidades.

Proceso Safety Integrated PROFINET también cumple todos los requisitos necesarios para un programa de seguridad completo para el personal, la maquinaria y el entorno. El uso de PROFIsafe hace posible una red para la comunicación estándar y de seguridad positiva (todo por un mismo cable).

Comunica en tiempo

Safety

Estándares de TI y seguridad

PROFINET

Disp de c des

Estándares de TI y seguridad PROFINET ofrece todas las funciones necesarias para una configuración y un diagnóstico óptimos. Es posible acceder en línea a todos los datos relevantes desde cualquier parte del mundo. PROFINET también cumple los requisitos más estrictos de seguridad de datos y redes.

Inteligencia descentralizada

Instalación sencilla de la red PROFINET está basado de forma coherente en la tecnología de conmutación a 100 Mbits/s y, además de ser compatible con las topologías en estrella utilizadas comúnmente en Ethernet, también admite topologías de red de anillo y lineales. Esto minimiza los gastos generales de cableado y garantiza la máxima disponibilidad. La comunicación inalámbrica abre un nuevo campo de aplicaciones industriales.

4

Contro movim

Instalación de la red

Inteligencia descentralizada PROFINET ofrece un nuevo potencial para la implementación de estructuras de automatización descentralizada o distribuida: modularización sin concesiones y comunicación sencilla entre máquinas con ingeniería global para toda la planta gracias a Component Based Automation.

Proceso PROFINET está diseñado como estándar completo para todas las tareas de automatización. Actualmente se están tramitando complementos específicos para su uso en plantas industriales y el acoplamiento de analizadores e instrumentación industrial como parte de los esfuerzos generales de estandarización.

ción real

ositivos mpo entralizados

de iento

Comunicación en tiempo real PROFINET cumple todas las necesidades de tiempo real relevantes para el mundo de la automatización, incluidas las isócronas. PROFINET también es adecuado para aplicaciones exigentes, como las aplicaciones del ámbito del control de movimiento.

Dispositivos de campo descentralizados Los dispositivos de campo descentralizados se pueden acoplar directamente a Industrial Ethernet a través de PROFINET. Esto permite un intercambio de datos de alta velocidad entre las E/S y el controlador y una mejora considerable del diagnóstico.

Control de movimiento PROFINET permite crear sistemas de control de accionamiento isócronos extremadamente rápidos para aplicaciones de control de movimiento de alto rendimiento, utilizando al mismo tiempo una comunicación TCP/IP.

5

PROFINET: nuevas posibilidades con Industrial Ethernet

Como parte integrante de la norma IEC 61158, PROFINET está basado en el estándar internacional Ethernet (IEEE 802.3), en Fast Ethernet (100 Mbits/s) y en la tecnología de conmutación. PROFINET ofrece las siguientes prestaciones especiales: el uso integrado de la comunicación basada en TCP y en tiempo real en una línea, así como una comunicación escalable en tiempo real para unidades de control, E/S descentralizadas y control de movimiento. De este modo, PROFINET permite tiempos de respuesta cortos y continuidad desde el nivel de campo hasta el nivel de gestión corporativa.

6

PROFINET abarca todo el abanico de aplicaciones de automatización y distingue entre tres propiedades básicas de comunicación: • No en tiempo real, como la comunicación TCP/IP y UDP/IP • En tiempo real (RT) • Isócrona en tiempo real (IRT) Comunicación TCP/IP y UDP/IP La transmisión de datos no crítica en cuanto al tiempo mediante TCP/IP y UDP/IP es la base de comunicación, p. ej., para la parametrización y la configuración. En el entorno de TI, TCP/IP es un estándar de facto.

Glosario IP La transmisión de datos a través de Internet Protocol (IP) es una transmisión no segura de paquetes (datagramas) entre un origen IP y un destino IP. La suma de comprobación de 32 bits del paquete Ethernet permite detectar con una alta probabilidad si hay errores en el paquete. Los siguientes protocolos están basados en IP: TCP El protocolo de control de transmisión (TCP) garantiza una transferencia de datos completa, sin errores y en el orden correcto desde el punto de origen hasta el de destino. El protocolo TCP está orientado a la conexión, es decir, dos estaciones establecen una conexión antes de la transmisión de los bloques de datos y la anulan una vez concluida la misma. TCP ofrece mecanismos para la vigilancia constante de la conexión establecida. UDP Al igual que el protocolo TCP, el protocolo de datagramas de usuario (UDP) permite la transferencia de datos completa y sin errores desde el punto de origen hasta el de destino. Sin embargo, a diferencia de TCP, con UDP no se establece ninguna conexión, es decir, cada paquete de datos se trata como una transmisión independiente y no hay confirmación de transporte. Al suprimirse la vigilancia del tiempo de espera y el establecimiento y la anulación de las conexiones, UDP resulta más adecuado que TCP para las aplicaciones donde el tiempo es un factor crítico. La división en bloques de datos y la vigilancia de la comunicación, características implícitas de TCP, pueden realizarse con el protocolo UDP en el nivel de aplicación, por ejemplo, a través de RPC (llamada de procedimiento remoto).

PROFINET como estándar para la industria del automóvil Los miembros de la Iniciativa de los fabricantes de automóviles alemanes por la automatización (AIDA) disponen de una estrategia conjunta para l a implantación de Industrial Ethernet. En un futuro se utilizará el estándar PROFINET con funciones para seguridad de personas integradas. El objetivo es interconectar de forma fácil y uniforme los distintos componentes de automatización utilizados.

7

Comunicación en tiempo real

Tiempo real (RT)

Tiempo real isócrono (IRT)

La funcionalidad de tiempo real se utiliza para datos de proceso donde el tiempo resulta crítico, es decir, con datos de usuario cíclicos o alarmas controladas por eventos. PROFINET utiliza un canal de comunicaciones en tiempo real optimizado para las necesidades de tiempo real de los procesos de automatización. De este modo se minimizan los tiempos de ciclo y se mejora el rendimiento a la hora de actualizar los datos de proceso. Las prestaciones son comparables a las de los buses de campo, y se permiten unos tiempos de respuesta de entre 1 y 10 ms. Al mismo tiempo se reduce considerablemente la potencia de procesador necesaria en el dispositivo para la comunicación. En esta solución se pueden utilizar componentes de red estándar.

La comunicación en tiempo real asistida por hardware, conocida como Isochronous Real-Time (IRT), está disponible para aplicaciones especialmente exigentes, como el control de movimiento, y aplicaciones de alto rendimiento en automatización manufacturera. Con IRT se consigue un tiempo de ciclo inferior a 1 ms con una fluctuación de menos de 1 µs. Para ello, el ciclo de comunicaciones se divide en una parte determinista y otra abierta. Los telegramas IRT cíclicos se transmiten por el canal determinista; los telegramas RT y TCP/IP, por el canal abierto. Por lo tanto, los dos tipos de transmisión de datos coexisten sin interferir entre sí. Por ejemplo, los usuarios pueden conectar un ordenador portátil a cualquier ubicación de la planta para acceder a los datos de los dispositivos sin que esto afecte al control isócrono.

Los switches de SIMATIC NET permiten, además, una transferencia de datos optimizada. Para ello se establecen prioridades en los paquetes de datos según la norma IEE 802.1Q. En función de estas prioridades, los componentes de red controlan el flujo de datos entre los dispositivos. Para los datos en tiempo real se utiliza la prioridad 6 (el segundo nivel más alto) como la prioridad estándar. Esto garantiza un tratamiento preferente con respecto a otras aplicaciones que tienen asignados niveles de prioridad más bajos.

El ASIC ERTEC (controlador Ethernet de tiempo real mejorado) es compatible con ambos tipos de tiempo real. Las soluciones de sistema de punto a punto con PROFINET se basan en esta tecnología. El ERTEC 400 está integrado en componentes de red y controladores; el ERTEC 200 está integrado en dispositivos de campo simples (E/S, accionamientos).

Comunicación en tiempo real con PROFINET

Automatización manufacturera

Control de movimiento

PG / PC

< 100 ms Servicios de TI Tiempo real

8

< 10 ms

< 1 ms TCP/IP Tiempo real isócrono

Programadora (Field PG)

Panel

IE/PB Link PN IO

S7-300

ET 200S

ET 200pro SIMOTION

ET 200S Integración de PROFIBUS en PROFINET mediante proxy IE/PB Link PC IO.

Integración de buses de campo PROFINET permite integrar redes PROFIBUS y otros sistemas de bus de campo ya existentes. De esta forma es posible crear sistemas mixtos compuestos por subsistemas basados en bus de campo y en Ethernet, así como la conversión paso a paso a PROFINET. El esquema con proxy facilita la integración de sistemas de bus de campo existentes (con gran transparencia). En Ethernet, el proxy representa a uno o varios dispositivos de bus de campo (p. ej., en PROFIBUS). Se encarga de una transferencia transparente de la comunicación entre redes (sin tunelización de protocolos) y transmite, por ejemplo, los datos cíclicos a los dispositivos de bus de campo. Como maestro PROFIBUS, el proxy coordina el intercambio de datos entre los nodos PROFIBUS. Al mismo tiempo, es un nodo Ethernet con comunicación PROFINET. Los proxy pueden funcionar como controladores o como routers puros. Además de los proxy con cable para Industrial Ethernet, SIMATIC NET también ofrece proxy con conexión a redes inalámbricas IWLAN.

Proceso Comunicación en tiempo real

Safety


PROFINET

Dispositivos de campo descentralizados


Instalación de la red Inteligencia descentralizada

9


Para la conexión directa de dispositivos de campo descentralizados a Industrial Ethernet, PROFIBUS International ha definido el estándar PROFINET IO. A través de este estándar, los dispositivos de campo transmiten sus datos de forma cíclica a la imagen de proceso de la unidad de control asociada. PROFINET admite 1.440 bytes/ciclo por dispositivo de campo en este proceso, superando el volumen de datos que se puede enviar a través de un bus de campo. Por otra parte, PROFINET también permite utilizar servicios de TI para los dispositivos de campo, como la puesta en marcha en línea o el diagnóstico de red a través del protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol).

la estructura del sistema o de la maquinaria. Esto reduce el trabajo de cableado y permite ahorrar componentes, como switches externos.

En el estándar de PROFIBUS International están definidos los siguientes tipos de dispositivos para PROFINET IO: • IO-Controller: controlador en el que se ejecuta el programa de automatización • IO-Device: dispositivo de campo descentralizado asignado a un IO-Controller

PROFINET admite un modelo proveedor/cliente para la interacción entre controladores y E/S descentralizadas. El proveedor envía sus datos al cliente sin petición por parte del interlocutor de comunicación. El cliente procesa los datos. La asignación entre proveedores y clientes se determina durante la configuración.

• IO-Supervisor: programadora/PC con puesta en marcha El IO-Device lee las señales de E/S y las transmite al IO-Controller, que procesa estas señales y vuelve a enviar las señales de salida al IO-Device.

Además de las topologías en estrella, árbol o anillo, PROFINET admite de forma coherente la topología lineal característica de los buses de campo establecidos. Mediante la integración de las funcionalidades de conmutación en los dispositivos, p. ej., en las estaciones de periferia descentralizadas SIMATIC ET 200S o ET 200pro, el usuario puede configurar como de costumbre arquitecturas lineales orientadas directamente a

Controlador (PLC) IO-Controller

PG/PC IO-Supervisor

P. ej., S7-300

IE/PB Link PN IO ET 200pro

Sensor de visión VS 130-2 ET 200S Dispositivos de campo IO-Devices

El IO-Device y el IO-Controller se comunican entre sí. La respuesta a un fallo se envía directamente del controlador (PLC) al IO-Device.

10

Descripción y configuración de dispositivos La configuración y la programación de los IO-Devices es equiparable a la de los dispositivos de E/S descentralizadas en PROFIBUS DP. Normalmente se realiza con STEP 7. Los dispositivos se describen de forma inequívoca por medio de archivos de descripción GSD. Estos archivos GSD se i mportan a la herramienta de configuración. Diagnóstico PROFINET IO ofrece un esquema homogéneo de diagnóstico para la localización y la solución eficaz de los posibles errores. Si se produce un fallo, el IO-Device afectado envía una alarma de diagnóstico al IO-Controller. Esta alarma ejecuta la rutina de programa correspondiente del programa de usuario para iniciar una reacción al fallo. Como alternativa, la información de diagnóstico se puede leer directamente desde el dispositivo de campo (IO-Device) y se puede visualizar en un IOSupervisor (programadora o PC). El IO-Device también genera una alarma de diagnóstico si se produce un fallo en un canal. Un mecanismo de acuse de fallos garantiza el procesamiento secuencial de fallos en el IO-Controller. En el marco de la plataforma Totally Integrated Automation, Siemens ofrece también una solución de sistema integrada para la tecnología de redes: SCALANCE. Los switches Industrial Ethernet se configuran con STEP 7 y se diagnostican en modo online al igual que los dispositivos de campo. La información de diagnóstico se procesa en el programa de usuario del PLC. Esta funcionalidad integral ofrece ventajas durante la ingeniería, la puesta en marcha y el funcionamiento de la planta.


Safety


PROFINET




11


El uso de PROFINET facilita la aplicación de máquinas mucho más potentes, que destacan por un rendimiento máximo, un creciente número de accionamientos y menores tiempos de respuesta. A parte de la comunicación en tiempo real, PROFINET dispone siempre de recursos suficientes para la comunicación de TI abierta y simultánea. Estos recursos se pueden utilizar, por ejemplo, para funciones de diagnóstico y mantenimiento, lo que a su vez mejora la disponibilidad. Para la puesta en marcha, el mantenimiento y las reparaciones, un medio de comunicación coherente en todo el sistema supone una simplificación considerable. Incluso la notificación al personal del servicio técnico a través de medios de telecomunicación estándar como SMS o correo electrónico se puede simplificar considerablemente y se puede vincular con datos topológicos generados automáticamente (el empleado del servicio técnico no sólo ve qué está mal en su pantalla, sino también dónde). Esto permite ahorrar gran cantidad de tiempo en sistemas de gran extensión o para el mantenimiento remoto.

En aplicaciones de control de movimiento con requisitos exigentes en cuanto a sincronización y respuesta dinámica de ejes, la propiedad IRT de PROFINET satisface todos los deseos por lo que se refiere a tiempo de ciclo, funcionamiento determinista y cantidad de participantes incluso para sistemas de gran tamaño, como las máquinas de impresión con un elevado número de accionamientos. En plantas modulares, la comunicación entre los controladores de movimiento también se puede implementar de forma isócrona en el canal isócrono utilizando PROFINET. Esto permite implementar fácilmente aplicaciones con sincronización descentralizada, por ejemplo, para reemplazar ejes centrales mecánicos.

Sólo PROFINET puede sincronizar sistemas de automatización descentralizados en tiempo real sin necesidad de utilizar una segunda red.

12

PROFIdrive

PROFIdrive: la interfaz de accionamiento probada La interfaz funcional entre los controladores y los accionamientos conectados a PROFINET y PROFIBUS se define con el perfil PROFIdrive, específico para accionamientos, de PROFIBUS International. Los usuarios de PROFINET que ya trabajen con accionamientos con conectividad vía PROFIBUS disfrutan así de grandes ventajas. No es necesario modificar el programa de usuario al pasar de PROFIBUS a PROFINET.

N O I T O M I S

Máximo rendimiento

Tiempo de ciclo Fluctuación Número de estaciones

Canal estándar

Ciclo 1

500 µs

< 1 µs

< 1 µs

70

Reserva para comunicación abierta con protocolos estándar de TI

Canal IRT

1 ms

75%

Canal IRT

150

70

50%

Canal estándar

Ciclo 2

Una vez más, PROFINET excede claramente la ya elevada capacidad de PROFIBUS. En principio, el número de nodos o estaciones no está limitado. Un telegrama PROFINET puede transportar hasta 1.440 bytes de datos de proceso. Los juegos de datos pueden tener un tamaño de hasta 4 GB, p. ej., para transferir imágenes de un producto en elaboración a una sistema de visión artificial que a partir de su contorno calcula el perfil de leva para el movimiento.

50%

Canal IRT

Los recursos disponibles de PROFINET con IRT son más que suficientes para el futuro previsto. Esto queda patente con el siguiente ejemplo: en un ciclo de 500 µs se pueden operar 70 accionamientos de forma isócrona a un alto nivel de rendimiento. Esto deja libre el 50% de los recursos para la comunicación abierta con protocolos estándar de TI, por ejemplo, para ingeniería, diagnóstico, mantenimiento remoto o adquisición de datos de proceso.

Ciclo 3

P. ej., ciclo de control de posición de 1 ms Comunicación isócrona Datos IRT

Comunicación en tiempo real Datos RT

Comunicación estándar Datos TCP/IP

Control de movimiento con tiempo real isócrono: la separación de los segmentos de tiempo garantiza que la comunicación isócrona no se vea afectada por la comunicación estándar.


Safety


PROFINET




13

Inteligencia descentralizada

PROFIBUS International ha definido un estándar para la implantación de estructuras de planta modulares: PROFINET CBA (Component Based Automation). Ya se han alcanzado resultados positivos en ingeniería de plantas y maquinaria: los componentes que se necesitan con más frecuencia están prefabricados y se pueden ensamblar fácilmente en una unidad individual cuando se recibe el pedido. PROFINET CBA permite extender la modularización al ámbito de la tecnología de automatización de la planta con la ayuda de componentes de software. En el modelo de ingeniería estandarizado se distingue entre la programación de la lógica de control de los distintos módulos inteligentes, la generación de componentes y la configuración de toda la planta mediante la interconexión de los componentes.

Componentes de software flexibles Los componentes de software son funciones de software encapsuladas reutilizables. Puede tratarse de funciones tecnológicas, como controladores, o del programa de usuario de una máquina completa. Al igual que los módulos, pueden combinarse con flexibilidad y reutilizarse fácilmente en función de su programación interna. Los componentes de software se comunican exclusivamente a través de interfaces de componentes. En estas interfaces sólo están accesibles de forma externa las variables necesarias para la interacción con otros componentes.

Ingeniería, HMI

IE/PB Link

S7-300

S7-300

Limpieza ENCENDIDO

S7-300

Llenado ARRANCANDO

ENCENDIDO

Etiquetado ARRANCANDO

ENCENDIDO

ARRANCANDO

MARCHA

LISTO

MARCHA

LISTO

MARCHA

LISTO

PARADA

LIMPIANDO

PARADA

LIMPIANDO

PARADA

LIMPIANDO

RETENIDO

RETENIDO

RETENIDO

Lifestate

Lifestate

Lifestate

Línea de producción con Component Based Automation: El programa de usuario de los distintos componentes se ejecuta normalmente de forma descentralizada como componente de software encapsulado. Sin embargo, varios componentes pueden ejecutarse también en un control central.

14

Ingeniería de la solución de automatización descentralizada

Programación de la lógica de control y generación de componentes Los ingenieros mecánicos o de planta generan los componentes y utilizan la herramienta propietaria correspondiente para programar y configurar el dispositivo; en el entorno de SIMATIC se trata de STEP 7. A continuación, el software de usuario se encapsula en forma de componente PROFINET. El software debe disponer de la función asociada para ello. Esto es aplicable en STEP 7. Durante el «encapsulamiento», se genera una descripción de componente PCD (PROFINET Component Description) y se importa en la librería del editor de conexiones. Con SIMATIC iMap, Siemens ha lanzado al mercado el primer editor de conexiones universal para PROFINET CBA.

Claros argumentos a favor de Component Based Automation • Abrevia la fase de puesta en marcha: el arranque inicial de varias unidades tecnológicas se puede llevar a cabo de forma simultánea. • Planificación fiable: como la puesta en marcha requiere poco tiempo y resulta fácil de planificar, aumenta la fiabilidad de la fase de explotación. • Mayor flexibilidad: adaptación y ampliación sencilla de las plantas. • Fácil configuración de la comunicación entre máquinas.

Interconexión de componentes Los componentes PROFINET generados interconectan para formar una aplicación con SIMATIC iMap por medio de una sencilla configuración gráfica. Así, la laboriosa programación de enlaces de comunicación ya es cosa del pasado. SIMATIC iMap combina las aplicaciones distribuidas por toda la planta y conecta los componentes PROFINET de cualquier fabricante. De este modo se establecen los enlaces de comunicación entre los distintos componentes. No es necesario conocer al detalle la integración y ejecución de las funciones de comunicación en el dispositivo. Integración de aplicaciones de bus de campo PROFINET CBA permite mapear toda una aplicación de bus de campo como componente PROFINET. Esto es siempre muy importante a la hora de ampliar una planta ya existente por medio de PROFINET. El bus de campo utilizado para automatizar el subsistema es irrelevante. Para permitir la comunicación entre la planta existente y PROFINET, el maestro de la aplicación de bus de campo que se vaya a integrar debe tener funcionalidad PROFINET. Los controladores SIMATIC S7-300, S7-400 o SINUMERIK 840D existentes se pueden ampliar con la funcionalidad PROFINET mediante procesadores de comunicaciones. Por lo tanto, dentro de los componentes se utilizan los mecanismos de bus de campo existentes (p. ej., PROFIBUS DP) y, fuera de ellos, los mecanismos PROFINET. Esta posibilidad de migración garantiza un alto grado de protección de la inversión en las plantas existentes.


Safety


PROFINET




15

Instalación de la red La norma internacional ISO/IEC 11801 y su equivalente europeo EN 50173 definen una red estándar de TI independiente de la aplicación. El documento «Installation Guideline PROFINET» (Directriz de montaje PROFINET), publicado por PROFIBUS International, ofrece ayuda a los ingenieros de planta para la instalación de redes PROFINET. A partir de las definiciones básicas de la norma IEC 11801, en este documento se define un cableado industrial apropiado para Fast Ethernet teniendo en cuenta las necesidades específicas de la industria en cuanto a temperatura, compatibilidad electromagnética (CEM), vibración de las máquinas, humedad o exposición a productos químicos como aceites u otras sustancias agresivas.

los valores de tracción y compresión y las longitudes máximas de cable para aplicaciones LAN y WAN. Para obtener este documento, visite el sitio www.profibus.com. Tecnología de conmutación

PROFINET se basa en la tecnología de conmutación a 100 Mbits/s. A diferencia de otros procesos, la tecnología de conmutación permite que todos las estaciones transmitan datos en cualquier momento. Siempre hay una conexión punto a punto abierta con el siguiente switch. La conexión puede funcionar en ambos sentidos al mismo tiempo (envío y recepción) y tiene un ancho de banda de 200 Mbits/s. La principal ventaja: los segmentos de red o nodos que no necesiten el telegrama, no lo recibirán; con lo que se reduce la carga.

El documento «Installation Guideline PROFINET» contiene reglas sencillas para la instalación de Ethernet, lo que permite que incluso los no expertos construyan una red funcional. Además, se describe el correcto montaje, almacenamiento y transporte de cables eléctricos y de fibra óptica, así como

Punto de acceso SCALANCE W788-2PRO

Punto de acceso SCALANCE W788-1PRO

Punto a punto Punto de acceso SCALANCE W788-1PRO

MOBIC con CP 1515

Field PG con CP 7515

Módulo cliente SCALANCE W746-1PRO Field PG

S7-300 ET 200S S7-400 ET 200S Sistemas de transporte sin conductor (p. ej. filoguiados)

Diagnóstico y servicio móviles

PLC inalámbrico Red inalámbrica separada

Diversas posibilidades de aplicación para la comunicación inalámbrica

16

Topologías de red

Las topologías de red se configuran de acuerdo con las necesidades de los equipos que se van a conectar. Entre las más comunes encontramos la topología en estrella, lineal, en árbol o en anillo. En una planta se suelen utilizar estructuras mixtas. Se pueden implementar utilizando cables de cobre o de fibra óptica (FO). Para cubrir grandes distancias se utilizan cables de fibra óptica de vidrio. Los cables de fibra óptica de plástico (como POF, fibra óptica de plástico, y PCF, fibra de vidrio con recubrimiento plástico) son una alternativa rentable para cubrir distancias cortas. Para PROFINET hay disponibles componentes de red activos y pasivos, así como dispositivos de campo descentralizados con interfaces POF/PCF integradas. A fin de garantizar un alto grado de disponibilidad, durante la puesta en marcha y el funcionamiento se supervisan los cables para detectar atenuaciones potenciales debidas al envejecimiento del material.

Comunicación inalámbrica

Estrella

Reserva de ancho de banda

La topología en estrella o radial está compuesta por un switch central con conexiones individuales a todos los terminales de datos de la red. Las estructuras en forma de estrella se utilizan en zonas con gran densidad de dispositivos y poca extensión longitudinal, p. ej., pequeñas células de producción o una única máquina.

Se reserva el ancho de banda entre un punto de acceso y un cliente definido. Esto garantiza un alto grado de rendimiento y fiabilidad para este cliente independientemente del número de clientes adicionales que operen en el punto de acceso.

Árbol

Con la funcionalidad de itinerancia rápida de SCALANCE W700-RR (Rapid Roaming) se puede crear un enlace radio que permite que los interlocutores de comunicación implementen la transferencia de alta velocidad (Rapid Roaming) entre células de radio. La transferencia es tan rápida que incluso es posible la comunicación PROFINET IO sin interrupciones durante la itinerancia (se admiten tiempos de actualización de 20 ms).

La topología en árbol se crea mediante la conexión de varias estructuras en estrella en una red, dado el caso, combinando cables de fibra óptica y de par trenzado. Esta estructura se utiliza para dividir plantas complejas en subsistemas. Lineal

La estructura lineal se puede implementar con un switch cerca del terminal de datos que se desee conectar o con un switch integrado en el propio terminal de datos. La estructura lineal se utiliza preferentemente en plantas de amplia configuración, p. ej., en sistemas de cinta transportadora, o para la conexión de células de producción. Anillo (redundancia)

Si los extremos de una línea se unen por medio de una conexión adicional, se obtiene una estructura en anillo. Se utiliza en plantas con elevados requisitos de disponibilidad para que la red pueda seguir funcionando si se rompe un cable o si falla un componente de red.

Además de las topologías de red mencionadas, PROFINET también permite la comunicación inalámbrica con IWAN. Esto permite reemplazar las tecnologías que, por su naturaleza, son susceptibles al desgaste (p. ej., contactos deslizantes). Además, se pueden utilizar sistemas de transporte sin conductor o dispositivos de servicio y manejo personalizados. Esta tecnología innovadora tiene otras ventajas, como el aumento significativo de movilidad y flexibilidad de producción. Los productos para IWLAN SCALANCE W están basados en los estándares WLAN (IEEE 802.11). Destacan por su diseño robusto, su alto grado de protección IP65 y sus funciones de seguridad integradas. Además, SCALANCE W ofrece funciones que permiten conectar dispositivos de campo a controladores a altos niveles de rendimiento.

Rapid Roaming

Cable radiante RCoax

El cable RCoax es un cable radiante que actúa como antena especial para puntos de acceso SCALANCE W en zonas de difícil cobertura radioeléctrica. Su diseño hace que a los largo del mismo se forme un campo radioeléctrico definido y cónico. Esto quiere decir que los cables radiantes son ideales para aplicaciones en zonas de difícil cobertura radioeléctrica y en todo tipo de vehículos guiados por carril.


Safety


PROFINET




17

Estándares de TI y seguridad de datos En PROFINET hay definidas funciones pioneras para la gestión y el diagnóstico de redes. Gestión de redes

A diferencia de los buses de campo, Ethernet ofrece posibilidades adicionales para la gestión de redes en combinación con TCP/IP y UDP/IP. Los aspectos de infraestructura de redes, gestión de IP, diagnóstico de red y sincronización horaria forman parte de la gestión integral de redes. Con ella, la administración y gestión de Ethernet resulta mucho más sencilla gracias a la utilización de protocolos estándar del entorno de TI.

Gestión de diagnósticos

La fiabilidad de funcionamiento de la red tiene prioridad absoluta en la gestión de redes. El protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) se ha impuesto como estándar de facto en las redes existentes para el mantenimiento y la vigilancia de componentes de red y sus funciones. SNMP permite el acceso en lectura (vigilancia, diagnóstico) y escritura (administración) a los dispositivos. Servicios web

También es posible acceder a PROFINET a través de clientes web. Dicho acceso se basa en tecnologías estándar del mundo de Internet, como HTTP, XML, HTML o scripts. Los datos se transfieren en formato estándar (HTML, XML) y se visualizan con programas estandarizados (navegadores como Netscape, MS Internet Explorer, Opera, Firefox, etc.). De esta forma es posible integrar la información de los dispositivos PROFINET en sistemas de información modernos y con funcionalidad multimedia.

Ingeniería, HMI Acceso no autorizado

SCALANCE S

S7-300

SINUMERIK

ET 200S

ET 200pro

Panel

Field PG

ET 200S

La protección de las plantas frente al manejo incorrecto, la manipulación y el espionaje está basada en estándares de seguridad probados y certificados, escalables y sin efectos negativos.

18

La integración web en el ámbito de TI ofrece un gran número de ventajas evidentes: la utilización de navegadores como interfaz de usuario unificada, el acceso a la información en cualquier lugar y desde cualquier número de clientes, la independencia de la plataforma del cliente y la reducción de los trabajos de instalación y actualización del software cliente. Estas ventajas también se pueden aprovechar con los dispositivos PROFINET. Y vale la pena, sobre todo para las tareas de comprobación, puesta en marcha, diagnóstico y mantenimiento. Seguridad industrial

PROFINET permite acceder a datos del nivel de campo desde el nivel de gestión. De este modo, es posible detectar y aprovechar oportunidades ocultas de mejora de la productividad. No obstante, se debe garantizar la seguridad de la red y de los datos en todo momento. La seguridad no sólo se ve amenazada por virus, troyanos y otras amenazas, sino que también deben evitarse direccionamientos incorrectos dentro de la empresa. Por ejemplo, el robot de la nave 2 no debe ponerse en marcha accidentalmente mientras se están realizando trabajos de mantenimiento en la cinta transportadora de la nave 1. Es necesario encontrar soluciones sencillas y eficaces para evitar este tipo de situaciones de peligro. Con SCALANCE S, Siemens ofrece componentes de red para proteger los datos en entornos industriales con PROFINET. La interfaz gráfica de usuario es equiparable a la de los componentes de automatización y su aprendizaje resulta muy intuitivo. En el documento «PROFINET Security Guideline» (Directriz de seguridad PROFINET) se explican fundamentos y conceptos sobre la seguridad de datos en entornos industriales. Ejemplos: • Control de acceso y autorización • Niveles de acceso • Salvaguarda de datos y estándares de seguridad, como cortafuegos • VPN (redes privadas virtuales) • IPSEC (cifrado de datos)


Safety


PROFINET




19

Safety Para garantizar una comunicación segura, PROFINET utiliza el perfil PROFIsafe. PROFIsafe es el primer estándar de comunicaciones conforme a la norma de seguridad IEC 61508 que permite la comunicación estándar y de seguridad por un mismo cable de bus. Algunas de las ventajas que ofrece son una reducción significativa de los trabajos de cableado y una menor cantidad de componentes. Utilizando el perfil PROFIsafe (de eficacia probada en PROFIBUS) también en PROFINET es posible ampliar las plantas con gran facilidad.

EN 954 (hasta la categoría 4), NFPA 79-2002 y NFPA 85, por lo que cumple los requisitos más exigentes para la industria manufacturera y de procesos. Protección frente a posibles fallos

Para la comunicación de seguridad positiva, PROFIsafe utiliza la comunicación en tiempo real (RT) de PROFINET. Entre una CPU y un dispositivo de campo de seguridad positiva no sólo se intercambian datos de usuario, sino también información de estado y de control. No se requiere hardware adicional.

Estándar abierto

Durante la transmisión de datos existen diversas fuentes de error posibles (direcciones no válidas, pérdidas, retrasos, etc.). PROFIsafe las contrarresta con estas cuatro medidas:

PROFIsafe es el primer perfil certificado por TÜV (prestigioso organismo de inspección técnica alemán) para la comunicación de seguridad positiva a través de Ethernet estándar. Esto incluso permite la comunicación inalámbrica en aplicaciones de seguridad positiva con Industrial Wireless LAN. PROFIsafe es una solución abierta para la comunicación segura a través de buses de campo estándar. En el marco de PROFIBUS International, numerosos fabricantes de componentes de seguridad y usuarios finales de tecnología de seguridad han participado en el desarrollo de este estándar abierto y universal.

• • • •

Numeración consecutiva de los datos de PROFIsafe Vigilancia de tiempo Vigilancia de autenticidad mediante contraseñas Seguridad por CRC (comprobación de redundancia cíclica) optimizada Las soluciones existentes se pueden ampliar sin tener que modificar el cableado.

Como parte de SIMATIC Safety Integrated, PROFINET con PROFIsafe está certificado según IEC 61508 (hasta SIL 3),

Automatización completa con PROFINET Comunicación de seguridad vía perfil PROFIsafe

HMI

Seguridad de datos

Controlador

Conmutación

Safety

Safety Inalámbrico


Proxy Control de movimiento

E/S descentralizadas

Sensores

Proxy

HMI

Instalación de la red

Otros buses de campo Safety E/S descentralizadas 20

Soporte PROFINET está respaldado por PROFIBUS International. Esta organización para buses de campo (la mayor del mundo) cuenta con más de 1.400 miembros. Entre ellos se encuentran los proveedores líderes de tecnología de automatización y los usuarios tanto de la industria manufacturera como de los diversos sectores de la industria de procesos. Diez grupos de trabajo con empleados de 50 empresas están desarrollando la arquitectura de PROFINET. Para la certificación de los productos se han construido laboratorios de prueba especiales. Además, hay disponible una red mundial de 30 Competence Centers de PROFIBUS para responder cualquier consulta acerca de PROFINET. Competence Center de Siemens:

ComDec, Alemania, datos de contacto: [email protected] PIC, EE. UU., datos de contacto: www.sea.siemens.com/pic The rapid way to PROFINET

El libro «The Rapid Way to PROFINET» contiene información detallada sobre PROFINET. A lo largo de sus 235 páginas, el lector aprenderá cómo empezar a desarrollar y planificar una planta formulando preguntas concretas a un equipo de expertos o a evaluar de forma precisa un sistema PROFINET como ingeniero u operador de planta y a localizar y solucionar los errores más comunes interpretando los telegramas. Puede encargar este libro a PROFIBUS International a través de la web: www.profibus.com/libraries.html. Automating with PROFINET

En el libro «Automating with PROFINET» se ofrece una introducción a PROFINET para planificadores de sistemas y personas responsables de adoptar decisiones. Aquí, los ingenieros de proyecto, los ingenieros de puesta en marcha y los técnicos encontrarán información detallada sobre la planificación e implementación de una aplicación de automatización basada en PROFINET. Las distintas relaciones técnicas y las aplicaciones prácticas se describen utilizando productos SIMATIC. Se puede adquirir en librerías (ISBN 3-89578-256-4) o en el sitio


PROFINET

www.publicis-erlangen.de/books


Control de movimiento Inteligencia descentralizada

21

Productos que simplifican las aplicaciones con PROFINET Siemens ofrece una amplia gama de productos para PROFINET: desde sistemas de automatización SIMATIC, SIMOTION y SINUMERIK hasta PC y estaciones de trabajo. Los dispositivos de campo descentralizados de la familia SIMATIC ET 200 se pueden conectar directamente a PROFINET. Los dispositivos PROFIBUS existentes también se pueden integrar en una solución PROFINET. La gama de productos se completa con un extenso abanico de componentes de red activos y pasivos, productos de seguridad para construir redes Industrial Ethernet seguras y la posibilidad de comunicación inalámbrica con Industrial Wireless LAN.

Control numérico HMI

Controlador

Seguridad datos

Conmutación

Safety

IE/PB Link PN IO E/S descentralizadas

Inalámbrico

Sensores

Robótica IE/AS-i LINK PN IO

HMI

Control de movimiento y accionamientos Safety

E/S descentralizadas

22

Componentes de red

Con el sistema de cableado rápido FastConnect (FC) para Industrial Ethernet, el cableado estructurado del entorno de oficina pasa a ser apto para el uso industrial en fábricas. Los cables FastConnect se pueden ensamblar in situ con gran rapidez y facilidad. De esta forma, la tecnología de cableado RJ45 también está disponible en versión apta para aplicaciones industriales. Además, se ofrece una amplia gama de cables de fibra óptica. Dichos cables de fibra óptica pueden estar compuestos por plásticos fotoconductores como la fibra óptica de plástico (POF) o las fibras de vidrio con recubrimiento plástico (PCF) para la creación de estructuras de redes ópticas. El acoplador PN/PN con alimentación redundante es un componente que permite el acoplamiento rápido de datos de E/S determinista y entre sistemas entre dos redes PROFINET. Con ayuda de dos switches integrados de 2 puertos se pueden configurar fácilmente estructuras lineales sin necesidad de switches externos.

Switches Industrial Ethernet SCALANCE X es la familia escalonada de switches Industrial Ethernet (gestionados o

no gestionados). La gama de productos SCALANCE X está compuesta por tres líneas complementarias diseñadas a medida de cada tarea de automatización. Los switches SCALANCE X se pueden configurar y diagnosticar en STEP 7. Además, ofrecen la posibilidad de optimizar la transferencia de telegramas en tiempo real PROFINET mediante priorización según IEEE 802.1Q. Para los casos en que la transmisión en tiempo real (IRT) es crucial, están disponibles los switches con ASIC ERTEC integrado y con interfaces de cable de cobre y fibra óptica. Además de los productos con grado de protección IP20, Siemens ofrece dispositivos SCALANCE X con IP65. Controladores

Para SIMATIC S7-300 están disponibles la CPU 319-3 PN/DP y la CPU 317-2 PN/DP para la gama alta y la CPU 315-2 PN/DP para la gama media con interfaz PROFINET integrada. La CPU 315F-2 PN/DP y la CPU 317F-2 PN/DP se pueden utilizar para tareas estándar y para tareas de automatización orientadas a la seguridad. Estas CPU disponen de una interfaz combinada PROFIBUS DP/MPI y de una interfaz Industrial Ethernet/PROFINET. Las unidades centrales de proceso se pueden manejar como IO-Controllers para dispositivos de campo en PROFINET. Además, como componente de PROFINET CBA, se puede implementar el intercambio de datos con otros componentes CBA. Para SIMATIC S7-400 están disponibles la CPU 414-3 PN/DP y la CPU 416-2 PN/DP para tareas de automatización de gama alta con interfaz PROFINET integrada. La CPU 416F-3 PN/DP se puede utilizar para tareas estándar y para tareas de automatización orientadas a la seguridad. Las nuevas CPU S7-400 facilitan por primera vez dos puertos Ethernet, lo que permite configurar topologías lineales además de arquitecturas jerárquicas. Las tres CPU nuevas ofrecen un servidor web integrado que permite el acceso a la información de diagnóstico de las CPU desde cualquier ubicación a través de la interfaz PROFINET integrada. PLC por software WinAC

Con esta opción PROFINET es posible utilizar SIMATIC WinAC Basis como componente de automatización para PROFINET CBA. De este modo, WinAC Basis permite el intercambio de datos con otros dispositivos compatibles con PROFINET CBA a través de Industrial Ethernet.

23

Conexión de sistema para SIMATIC S7 y SINUMERIK

Para conectar a PROFINET equipos SIMATIC S7 y SINUMERIK 840D powerline hay disponibles procesadores de comunicaciones. Los productos CP 343-1, CP 343-1 Lean y CP 343-1 Advanced son módulos de comunicaciones para Industrial Ethernet; sirven para integrar el sistema SIMATIC S7-300 o SINUMERIK 840D powerline en una aplicación Component Based Automation o, como IO-Controller, permite operar dispositivos de campo directamente en PROFINET. Con CP 443-1 Advanced, todos los controladores SIMATIC S7-400 se pueden integrar en aplicaciones PROFINET (PROFINET IO y PROFINET CBA). Conexión de sistema para PG/PC CP 1616/CP 1604

El CP 1616 es un procesador de comunicaciones para conectar PG/PC a Industrial Ethernet. El CP 1604 es un procesador de comunicaciones PC/104-Plus para conectar sistemas basados en PC/104 a Industrial Ethernet. El CP 1616 y el CP 1604 incorporan un ASIC ERTEC 400 con un switch de tiempo real de 4 puertos integrado. Los dos módulos se pueden utilizar como IO-Controller o IO-Device en aplicaciones PROFINET. Para estas dos tarjetas de PC, Siemens ofrece un kit de desarrollo gratuito (DK-CP 16xx PN IO) para migrar el software de los drivers e incorporar los CP en entornos con otros sistemas operativos. SOFTNET PN IO

Con SOFTNET PN IO, los PC que dispongan de su propia interfaz Ethernet pueden actuar como IO-Controllers (RT) y conectar directamente dispositivos PROFINET IO a través de Industrial Ethernet. PN CBA OPC Server

PN CBA OPC Server ofrece la interfaz de aplicación de PC para la comunicación a través de Industrial Ethernet con componentes PROFINET para estructuras de automatización descentralizadas. Herramientas de ingeniería SIMATIC STEP 7 y SIMOTION SCOUT

Para la configuración de dispositivos de campo PROFINET según el método habitual en PROFIBUS. SIMATIC iMap

SIMATIC iMap es una herramienta de ingeniería basada en componentes para la configuración de las comunicaciones en soluciones de automatización descentralizadas. Se utiliza para la configuración gráfica y sencilla de las comunicaciones entre módulos del sistema y para la comunicación entre máquinas de una línea de producción. SIMATIC iMap reduce sustancialmente los trabajos de ingeniería por parte del cliente.

24

Periferia descentralizada (E/S remotas) SIMATIC ET 200S

Con la interfaz PROFINET IM 151-3 PN STANDARD y HIGH FEATURE también se puede conectar a PROFINET el sistema de E/S remotas multifuncional SIMATIC ET 200S con grado de protección IP20. La versión HIGH FEATURE es compatible con aplicaciones PROFIsafe. Gracias al switch de 2 puertos es posible configurar fácilmente redes de topología lineal.

SIMATIC ET 200S con conexión de cable de fibra óptica

La interfaz PROFINET IM 151-3 PN FO permite conectar la familia de productos SIMATIC ET 200S a una red PROFINET óptica a través de las interfaces POF integradas (fibra óptica de plástico). Al igual que ocurre con los buses de campo establecidos, el switch de 2 puertos integrado permite configurar fácilmente estructuras lineales. Por primera vez, los módulos PROFIsafe de seguridad pueden funcionar en ET 200 con conexión directa por cable de fibra óptica. SIMATIC ET 200pro

SIMATIC ET 200pro es el sistema de E/S remotas multifuncional, modular y con grado de protección IP65/67 que se puede instalar directamente en el proceso sin necesidad de armario eléctrico. Con el módulo de interfaz IM 154-4 PN HF es posible conectar ET 200pro como IO-Device directamente a PROFINET. Los arrancadores de motor ET 200pro integrados ponen en marcha y protegen los motores y los consumidores hasta 5,5 kW. Todos los sistemas ET 200 mencionados admiten comunicación estándar y comunicación segura a través de PROFIBUS o PROFINET. Controladores de movimiento y accionamientos (variadores) SIMOTION D425, D435 y D445

SIMOTION D realiza todas las tareas de movimiento y funciones de cuasicontrol de movimiento directamente en el variador. La conexión a PROFINET se realiza mediante el módulo opcional CBE30, que tiene un switch integrado de 4 puertos con funcionalidad IRT.

SIMOTION P350

Es un sistema de control de movimiento residente en PC. Como sistema operativo se utiliza Windows XP Professional con una mejora de tiempo real para SIMOTION. La conexión a PROFINET se realiza mediante el módulo opcional MCI-PN, que tiene un switch integrado de 4 puertos con funcionalidad IRT.

Sistema SINAMICS S120

El flexible sistema de accionamiento SINAMICS S120 tiene carácter modular, lo que le abre una amplia gama de aplicaciones industriales. La arquitectura del sistema, con una Control Unit central, es especialmente idónea para aplicaciones multieje con funcionalidad de control vectorial y servocontrol en el rango de 1,6 kW a 1.200 kW. Las múltiples posibilidades de combinación y la escalabilidad del rendimiento y las prestaciones de control de SINAMICS S120 impulsan la tendencia hacia la modularización y la separación de ejes y, al mismo tiempo, constituyen la plataforma de la solución basada en accionamiento de SIMOTION D. La conexión a PROFINET se realiza mediante el módulo opcional CBE20, que tiene un switch integrado de 4 puertos con funcionalidad IRT.

25

Sensores, tecnologías de medición y prueba SIMATIC VS120

El sensor de visión inteligente SIMATIC VS120 tiene la función de buscar objetos y comprobar formas. El sensor detecta y comprueba diversos objetos o patrones (p. ej., símbolos impresos, componentes inyectados, elementos cerámicos, etc.). Este sensor puede funcionar en PROFINET como IO-Device. SIMATIC VS130-2

SIMATIC VS130-2 es el sensor de visión inteligente diseñado para la lectura de códigos 2D. El sensor detecta y descodifica, por ejemplo, el código de matriz de datos disponible en un objeto según la norma ECC200 y puede funcionar como IO-Device en PROFINET. Módulos de comunicaciones SIMATIC RFID

Hay disponibles dos nuevos módulos de comunicaciones para la conexión a PROFINET: SIMATIC RF170C y RF180C. RF170C es un módulo de comunicaciones que permite conectar los sistemas RFID al sistema SIMATIC ET 200pro de E/S descentralizadas. La conexión directa a PROFINET es posible mediante el módulo de comunicaciones RF180C. Los dispositivos de escritura/lectura de todos los sistemas RFID pueden funcionar en los módulos de comunicaciones. Routers

Se pueden implementar routers entre Industrial Ethernet o PROFINET y PROFIBUS o AS-Interface mediante links, controladores o PC. La configuración se realiza mediante STEP 7. Los routers implementados en forma de link transmiten datos con fluidez de una red a otra, permitiendo la conexión transparente de dispositivos PROFIBUS existentes a Industrial Ethernet. De este modo es posible la conexión transparente de dispositivos PROFIBUS existentes a Industrial Ethernet. IE/PB Link PN IO

IE/PB Link PN IO permite la conexión transparente de esclavos PROFIBUS DP a IO-Controllers de PROFINET. IWLAN/PB Link PN IO

El router compacto IWLAN/PB Link PN IO permite la conexión inalámbrica de esclavos PROFIBUS DP a un IO-Controller de PROFINET a través de Industrial Wireless LAN. IE/PB Link

IE/PB Link conecta a Industrial Ethernet componentes PROFINET CBA conectados a PROFIBUS. IE/AS-i LINK PN IO

IE/AS-i LINK PN IO conecta esclavos de AS-Interface a un IO-Controller de PROFINET. Según las especificaciones de AS-i V3.0, hay un maestro de AS-Interface simple y doble, una pant alla de gráficos vectoriales y un servidor web integrado para que la puesta en marcha y el diagnóstico resulten cómodos.

26

Seguridad industrial SCALANCE S

La gama de seguridad SCALANCE S constituye una solución de seguridad específica para la tecnología de automatización industrial. Los módulos de seguridad SCAL ANCE S ofrecen funcionalidad de seguridad escalable: un cortafuegos protege a los PLC frente al acceso no autorizado, independientemente del tamaño de la red. De forma alternativa o complementaria, las redes privadas virtuales (VPN) autentican de forma segura los nodos de comunicación y codifican la transferencia de datos. SOFTNET Security Client se encarga del acceso seguro desde PC y ordenadores portátiles a PLC protegidos por SCALANCE S. Comunicación industrial móvil SCALANCE W-700

Los productos para IWLAN SCALANCE W están basados en estándares y ofrecen las funciones adicionales de «reserva de ancho de banda» y «Rapid Roaming», que permiten p. ej. una conexión óptima de los dispositivos de campo a los controladores. Además, los productos SCALANCE W tienen un diseño robusto con alto grado de protección (IP65) y funciones de seguridad integral. IWLAN RCoax Cable

Cable radiante que se puede utilizar como antena especial para los puntos de acceso SCALANCE W en zonas de difícil cobertura radioeléctrica. SINEMA E

SINEMA E (SIMATIC Network Manager Engineering) es una herramienta de software para la planificación, simulación y configuración eficaz de aplicaciones industriales WLAN basada en la norma 802.11 a/b/g. Se pueden diseñar y simular redes IWLAN completas en el escritorio. El nuevo software para redes industriales y de oficina, incluidas las zonas externas, es adecuado para planificadores y técnicos de redes de fábrica.

Componentes tecnológicos PROFINET ERTEC 200, ERTEC 400 y kits de desarrollo

Los controladores Ethernet de alto rendimiento con switch de tiempo real integrado permiten el procesamiento de datos para tiempo real (RT) y tiempo real isócrono (IRT) con PROFINET. Existen dos versiones: ERTEC 400 con switch integrado de 4 puertos, ARM 946 RISC e interfaz PCI y ERTEC 200 con switch integrado de 2 puertos, ARM 946 RISC y física integrada. Los kits de desarrollo asociados permiten el desarrollo de dispositivos PROFINET IO propios con hardware y software. Kit de desarrollo PROFINET IO

El kit de desarrollo PROFINET permite a los fabricantes de dispositivos de campo desarrollar y ofrecer dispositivos de campo PROFINET (IO-Devices) con mayor rapidez. Incluye un CD y una licencia única que autoriza el desarrollo y la producción de una línea de productos de dispositivos de campo.

27

Historias de éxito HG International: fabricante de productos de limpieza, Países Bajos Necesidades

Ventajas

HG International fabrica productos especiales de limpieza, protección y pulido. En su planta de Almere, esta empresa holandesa fabrica más de 250 productos distintos, que se exportan a más de 45 países.

HG International se beneficia de una comunicación fiable y de alto rendimiento entre el controlador S7-300, que utiliza la CPU 317-2 PN/DP, y la parte móvil de la máquina, que utiliza SCALANCE W y ET 200S. Esta solución también resulta convincente desde el punto de vista de la rentabilidad.

Para el llenado de las botellas, en la parte móvil de la máquina se requiere un controlador que abra y cierre las válvulas rápidamente. La solución existente no cubría las exigentes necesidades de disponibilidad. El principal problema residía en los problemas de comunicación a través del contacto deslizante. Solución

HG International ha apostado por Industrial Wireless LAN con PROFINET. El sistema utilizado es el ET 200S. Se ha montado sobre la parte móvil de la máquina junto con un cliente SCALANCE W para controlar las válvulas.

28

Además, la programación inalámbrica también se puede aprovechar para el servicio técnico. Y como en cualquier momento se puede integrar una báscula con SIWAREX CS en el sistema ET 200S, está claro que la nueva solución tiene una enorme aplicabilidad de cara al futuro.

Carlsberg MUR: materiales de construcción prefabricados, Dinamarca

Electrolux: fabricante de lavadoras, Italia

Necesidades

Necesidades

Este sector se caracteriza por unas condiciones de trabajo adversas y un alto grado de suciedad. Esta empresa danesa deseaba instalar una red inalámbrica con la que también se pudieran realizar funciones de servicio técnico en elementos móviles en cualquier momento. Además, la nueva solución tendría que ser económica y fácilmente ampliable. El integrador de sistemas Automatic Syd ofreció la solución de automatización óptima para este objetivo.

El conocido fabricante de lavadoras Electrolux buscaba una solución de automatización innovadora para su planta en la ciudad de Porcia (al norte de Italia) que le permitiera reaccionar siempre de forma flexible a la demanda actual del mercado internacional. Los requisitos principales consistían en una fácil integración de distintas máquinas, rapidez en la puesta en marcha y sencillez de mantenimiento.

Solución

El sistema de diseño modular está basado en la inteligencia distribuida con PROFINET CBA. Un sistema S7-300 con funcionalidad PROFINET sirve como PLC coordinador, controlando todo el sistema de transporte. Además, se comunica con el sistema de visualización y gestión de la planta, recibe las órdenes de trabajo del nivel de gestión e informa a éste sobre el desarrollo del trabajo. Otros dos S7-300 controlan las dos cabinas de pintura y los dos robots de pintura con sus hornos de secado correspondientes.

Automatic Syd se decidió por una solución inalámbrica con PROFINET. El montaje se realizó sobre las unidades de transporte sin conductor. La comunicación inalámbrica permite la implementación de trabajos de ingeniería y de diagnóstico desde cualquier ubicación. Se utilizan los siguientes componentes: • SIMATIC S7-300 con CPU 315-2 PN/DP • SIMATIC ET 200S • SCALANCE W • SCALANCE X Ventajas

La nueva solución ha cumplido todas las expectativas desde el primer momento. Gracias a la comunicación IWLAN fiable, la solución garantiza la máxima disponibilidad. Además, ha aumentado considerablemente la eficacia del servicio técnico en las máquinas. Otras ventajas del sistema son una mayor flexibilidad y facilidad de ampliación. Además, se puede seguir aprovechando el know-how adquirido con PROFIBUS.

Solución

Ventajas

Se ha desarrollado un taller de pintura nuevo y muy avanzado tecnológicamente: el más moderno de toda la empresa. Gracias a Component Based Automation, Electrolux disfruta de un alto grado de flexibilidad: si es necesario, se puede adaptar rápidamente la producción de lavadoras a la situación actual del mercado y, por ejemplo, utilizar distintos colores. Gracias a la fácil integración de diversos módulos, los costes de configuración se han reducido al mínimo. No ha sido necesario invertir mucho tiempo para programar la transferencia de datos completa entre los componentes inteligentes de la planta, sino que se ha configurado rápida y fácilmente con SIMATIC iMap. Gracias a las extraordinarias funciones de diagnóstico, el mantenimiento también se ha simplificado sustancialmente.

29

Historias de éxito MAN Roland: fabricante de máquinas de artes gráficas, Alemania Necesidades

En el ámbito de la maquinaria de impresión, los equipos y sistemas de automatización y accionamiento debe hacer frente a exigentes requisitos. Las bandas de papel húmedo se deben mover con precisión y suavidad a altas velocidades. Esto implica un control de movimiento coordinado con extrema precisión, una elevada dinámica del accionamiento, unos controladores que reaccionen con rapidez y una sincronización eficaz de todas las estaciones de la rotativa. Solución

En las imprentas orientadas al futuro, las rígidas máquinas mecánicas se están reemplazando por máquinas innovadoras y modulares. MAN Roland, el segundo mayor fabricante de maquinaria de artes gráficas del mundo y líder internacional en rotativas offset, apuesta por PROFINET con IRT en combinación con el innovador sistema de control de movimiento SIMOTION y los variadores del sistema de accionamiento de alto rendimiento SINAMICS S120. El intercambio de datos entre las diversas unidades de las máquinas y los accionamientos se realiza de forma determinista y síncrona a través de IRT. Hasta ahora se han sincronizado 31 ejes (distribuidos

30

en siete conjuntos de ejes con SIMOTION D y SINAMICS S120). En cualquier momento puede realizarse una ampliación a más de 100 ejes para rotativas offset aún mayores. No resulta difícil alcanzar una precisión de 5 µm en una longitud de impresión de 1.000 mm aunque la banda de papel atraviese la unidad de impresión a 900 m/min. Ventajas

El uso de PROFINET con IRT permite unos tiempos de impresión más cortos y una mayor precisión de las máquinas de artes gráficas; todo ello con mayor flexibilidad y productividad. Gracias a la comunicación TCP/IP abierta simultánea, el nivel de gestión de la empresa puede acceder directamente a los controladores y accionamientos, con lo cual se asegura la transparencia en la producción.

Prism Solutions: Siemens Solution Partner Automation, Alabama, EE. UU.

Peterstaler Mineralquellen: embotellado de agua mineral, Alemania

Necesidades

Necesidades

Una famosa tabacalera americana ha decidido automatizar gran parte de su sección de transporte de materiales. Esta sección combina tres de las fases principales en la fabricación de cigarrillos: enrollar el tabaco, envolver con el papel y empaquetar.

Este famoso embotellador conectó sus dos centros de la Selva Negra con varios acueductos. Desde entonces, el agua mineral de los dos manantiales se puede procesar en ambas ubicaciones en función de la utilización y la demanda. Se ha seleccionado la tecnología más moderna para el sistema de transporte. La comunicación entre las dos estaciones principales y las subestaciones intermedias era un factor muy importante.

Solución

En colaboración con el fabricante, Prism Systems (de Mobile, Alabama) perfiló un esquema de automatización basado en PROFINET y Component Based Automation. Esta solución permite el encapsulado de la función de todos los componentes del sistema. Los componentes PROFINET creados de este modo se enlazan gráficamente con SIMATIC iMap. Ventajas

La interconexión gráfica de los componentes PROFINET reduce considerablemente el trabajo necesario de ingeniería y puesta en marcha. En comparación con la programación mediante los módulos de función de sistema correspondientes en STEP 7, Prism Systems calcula una reducción del 20% en los trabajos de ingeniería. El integrador de sistemas y la tabacalera están satisfechos con la enorme facilidad con la que van a poderse añadir nuevas máquinas en el futuro.

Solución

La solución de automatización se basa en controladores S7-300 con funcionalidad CBA y compatibles con PROFINET, que están conectados a los cables de fibra óptica a través de switches. Los actuadores y sensores del nivel de campo (es decir, las islas de válvulas) están conectados mediante dispositivos de E/S descentralizadas ET 200S. Éstos también se comunican con los controladores asociados a través de PROFINET. Ventajas

El integrador de sistemas Klotter Elektrotechnik GmbH de Rheinau-Freistett ha descrito la configuración gráfica de las comunicaciones entre los diversos controladores PROFINET con la herramienta de configuración SIMATIC iMap, limitada al trazado de las líneas de conexión, como «simplemente maravillosa y sencilla». Los tiempos de ciclo de 5 a 10 ms (que son viables a través del canal en tiempo real de PROFINET) hacen posible por primera vez unos controles exigentes con comunicación para larga distancia.

31

explicar protocolo profibus dp y profinet.pdf

Recommend Documents