AUL06 – EtherNet/IP - "Real Time" Applikationen intelligent lösen

AUL06 – EtherNet/IP
"Real Time" Applikationen intelligent lösen
Automation University Special 2015
Frank Schirra – Solution Architect IA | [email protected] | +41 62 889 77 23
Marco Faré – Commercial Engineer IA | [email protected] | +41 91 604 62 62
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Agenda
1. Was ist EtherNet/IP?
2. Funktionsweise EtherNet/IP
3. Geräte und Applikationsbeispiele
4. Workshop Inhalt
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Was ist EtherNet/IP
EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen
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Was ist EtherNet/IP?
EtherNet/IP kommuniziert über das CIP (Common Industrial Protocol) Protokoll. Standard IEEE
802.3 und TCP/IP Protokoll-Suite.
EtherNet/IP benutzt die Standard Ethernet und TCP/IP Technologie und ist somit kompatibel mit
anderen Anwendungen und Protokollen.
EtherNet/IP und CIP werden durch die „Open DeviceNet vendors Association“ ODVA gemanaged
(Ein offener Standard).
CIP wurde entwickelt, um verschiedene Automatisierungsfunktionen über ein Netzwerk zu steuern.
Steuerung Ein- und Ausgänge
Sicherheitsfunktionen
Synchronisation & Motion
Informationen
Konfiguration & Diagnose
Energiemanagment
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Was ist Standard Ethernet?
Application
Layer
FTP
SMTP
Application
HTTP
VOIP Layer
DNS
TCP
SNMP
UDP
Application Layer
Transport Layer
TCP/IP Suite
IP
CSMA / CD
Network Layer
Data Link Layer
IEEE 802.3
Physical Layer
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Physical Layer
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Was ist EtherNet/IP?
Application
Layer
FTP
SMTP
HTTP
VOIP
DNS
TCP
SNMP
UDP
CIP
Application Layer
Transport Layer
TCP/IP Suite
IP
CSMA / CD
Network Layer
Data Link Layer
IEEE 802.3
Physical Layer
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Physical Layer
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EtherNet/IP CIP Datenverkehr
Standard 802.3 Ethernet
FTP
HTTP
OPC
CIP
SNMP
Standard IETF TCP/IP Suite
Application Layer Protocol - Common
Industrial Protocol (CIP)
EtherNet/IP = Ethernet + IP + CIP
TCP oder UDP Protokoll auf dem
Transport Layer
Unicast oder Multicast Kommunikation
auf dem Network Layer
TCP
OSPF
UDP
ICMP
Information
Traffic
ARP
BOOTP
DHCP
IGMP
Control
Traffic
IP
RARP
IEEE 802.3 Ethernet
EtherNet/IP (CIP Kommunikation) legt fest, wie Pakete über Standard
Ethernet und TCP/IP Technologie transportiert werden.
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Funktionsweise EtherNet/IP
EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen
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Definition „Real Time“
Der Begriff Echtzeit legt lediglich fest, dass ein System auf ein Ereignis innerhalb eines
vorgegebenen Zeitrahmens reagieren muss.
Der Begriff sagt nichts über die Geschwindigkeit oder Verarbeitungsleistung eines Systems aus. In
der Umgangssprache wird dies fälschlicherweise jedoch oft so verwendet, anstelle der
zutreffenderen Begriffe verzögerungsarm oder verzugsarm.
Zur Beschreibung einer Steuerungs- und Regelungsaufgabe reicht es aber nicht aus, nur Echtzeit
zu fordern. Die Anforderungen sind erst vollständig definiert, wenn außerdem die Zeit angegeben
wird, in der das System mit Sicherheit reagiert haben muss. Je nach Art der Anwendung kann sich
diese Reaktionszeit innerhalb eines weiten Bereichs bewegen...
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Echtzeit; 10.02.2012
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Anforderungen an das heutige Netzwerk
100 Mbps “Fast Ethernet” 1Gbps „Gigabit Ethernet“
Bietet genügend Geschwindigkeit und Bandbreite
Switch-Technologie
Switches sorgen für Punkt-zu-Punkt Verbindungen zwischen den
Geräten
Full-Duplex 100/1000 Mbit/s, keine Kollisionen
QoS
Nachrichten können priorisiert werden
Zeitsynchronisationsdienst (IEEE-1588)
Zeitsynchronisationsdienst erlaubt die Synchronisation verteilter
Uhren in einem Netzwerk mit hoher Genauigkeit (+/- 100 ns)
Industrietauglichkeit
Ethernet ist seit vielen Jahren im Industrieeinsatz
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Die Technologie CIP (Common Industrial Protocol)
•
•
Zeitsynchronisierung auf der IEEE 1588 Technologie
+-100ns Genauigkeit
• Motion- Kommunikationsprofil für EtherNet/IP
• Unterstützung für Servoverstärker und Frequenzumrichter
• Sichere Datenübertragung (nach Safety Integrity Level
SIL3 IEC 61508) über Standard Ethernet
• Kein zusätzliches Infrastruktur/Netzwerkumgebung nötig
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Die Funktionsweise
CIP-Sync/CIP-Motion
CIP Motion koordiniert Geräte so, wie auch wir Meetings oder
Veranstaltungen koordinieren.
Alle Teilnehmer (Geräte) haben eine Uhr mit einem
absoluten Zeitverständnis.
Ein Ziel (Position) wird für die Veranstaltung vereinbart.
Eine genaue Zeit (Zeitstempel) wird festgelegt, zu der die
Veranstaltung stattfinden soll.
Eine Nachricht wir zu jedem Teilnehmer (Gerät) verschickt,
mit dem vorgegebenen Ziel und der definierten Zeit.
Nicht alle Nachrichten kommen bei den Teilnehmern zur
gleichen Zeit an.
iPad Verlosung!
Cafeteria
16:30 Uhr
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Die Funktionsweise
CIP-Sync/CIP-Motion
….aber alle Teilnehmer treffen zur richtigen Zeit
am richtigen Ziel (Position) ein!
Cafeteria
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iPad Verlosung
16:30Uhr
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Wie wird CIP-Sync konfiguriert?
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CIP-Safety Architektur
Safety-Steuerung
Switch
Steuerung
Ein- Ausgänge
FU
Servoantrieb
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Zusammenfassung
EtherNet/IP benutzt die Standard Ethernet und TCP/IP Technologie und
ist somit kompatibel mit anderen Anwendungen und Protokollen
EtherNet/IP ist ein offener Standard
Verschiedene Automatisierungsaufgaben können über das gleiche
Netzwerk gesteuert werden
CIP-Motion, CIP-Sync CIP-Safety benötigt keine spezielle
Infrastruktur/Netzwerkumgebung
CIP-Motion, CIP-Sync CIP-Safety sind einfach zu konfigurieren
Es ist kein Nachrichtendeterminismus auf dem Übertragungsmedium
gegeben, aber die Applikation bleibt deterministisch
CIP-Motion erreicht das „Real Time“ Verhalten der Applikation durch:
IEEE 1588 (CIP Sync), Full-Duplex
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Geräte und Applikationsbeispiele
EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen
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Geräte die CIP Sync/ Motion
unterstützen
– ControlLogix Controllers 1756-L6x and L7x
• Also in redundant systems (V19 or higher)
– 5370 CompactLogix controllers L1, L2 and L3
– ControlLogix™ Ethernet Scanners 1756-EN2T/ EN3T(R)
• Transparent/ Boundary Clock Mode Capabilities
– Sequence of Event CLX I/O 1756-IB/IH16ISOE
– High Performance IO modules 1756-IB16IF, OB16IEF
– ArmorBlock Distributed I/O 1732E-IB16SOEM12D
• Transparent Clock Mode Capabilities
– Stratix 8000 / 5700 / 5400 Ethernet Switch
• Transparent/ Boundary Clock Mode Capabilities
– EtherNet/IP Tap 1783-ETAP
• Transparent Clock Mode Capabilities
– Kinetix 6500 / 5500 / 5700 / 350 Drive
• Transparent Clock Mode Capabilities
– PowerFlex 527, 755
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Was ist Peer-to-Peer I/O Control?
Peer-to-Peer I/O Control ist eine Ausgangsaktion basierend auf
Eingangsdaten. Unabhängig von dem Controller Task.
Und so funktioniert es:
1.
2.
3.
4.
Das Eingangsmodul ist als “produce” konfiguriert
Das Ausgangsmodul baut eine direkte Verbindung zu dem Eingangsmodul auf
Das Ausgangsmodul beobachten die Daten die das Eingangsmodul produziert
Das Ausgangsmodul steuern die Ausgänge an, sobald diese angefordert werden
Configuration
Input Module
produces data
Controller Info
Output
Configuration
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ControlLogix High Performance I/O Module
Schnelle Eingangs- und Ausgangsmodule mit erweiterter Funktionalität
Eingänge: Erkennung von Eingangstransitionen in weniger als 25 µS
• Pro-Punkt-CIP-Synchronisations-Zeitstempelfunktion mit einer Genauigkeit von ± 4 µS
• Abstimmung von Eingangsmustern für mehr Flexibilität in der Auslösung von Ereignis-Tasks
• Erfassung von Eingangsimpulsen von nur 10 µS
Ausgänge: Reaktion auf Systemtransitionsbefehle in weniger als 25 µS
• Konfigurierbare Zeiträume für das Fehlermodus-Ausgangsverhalten
• Integrierte Pro-Punkt-Pulsweitenmodulation
Schnelle Zähler
•
•
•
•
Acht Zähler mit 40 kHz als ökonomische Lösung für Anwendungen, die mehrere Zähler
erfordern
Rückgabe von gesammelten Zählungen, durchschnittlicher und unverzögerter Frequenz und
Impulsdauer
Acht isolierte Eingänge für die Mehrzweckverwendung oder für Zählersteuerungsfunktionen
Zwei Ausgabefenster, die auf Frequenz oder Pulse definiert werden können
1756-OB16IEF
1756-LSC8xIB8I
1756-IB16IF
1756-OB16IEFS
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Beispiele
Peer-to-Peer I/O Control
Peer control ermöglicht mit einer 1756-OB16IEF, dass Aktionen innerhalb von
50µSek angesteuert werden, wenn die Eingangsbedingungen erfüllt sind
Max # of Pulses
Per Cycle Limit
Glue
Apply Glue Now
Sensor
Ausgänge Ereignisgesteuert ansteuern (Event Based Task)
Einzelne Eingänge oder Kombinationen verwenden.
*
*
*
*
S
*
*
*
*
S
S
S
S
Variable Pulse train to Heating
Element from PID Calculation
S
S
S
Einfache Durchfluss Regelung mit
Magnetventilen
PUBLIC
Klebepistole
Temp Feedback to Analog Input
Heated Vessel
Schnelle Pulse-Pause Temperatur Regelung
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Workshop Inhalt
EtherNet/IP "Real Time" Applikationen intelligent lösen
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Workshop Agenda
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Workshop Hinweis
LabFiles AUL06
3 Stationen sind miteinander verbunden
IP-Adresse der Stationen 172.16.Stationsnummer.xxx
FactoryTalk View SE - Alarm & Events (Waiting for Alarm Events…)
werden in dieser Demo nicht angezeigt.
Workshop 2
Use Unicast Connection over EtherNet/IP immer deaktivieren!
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Alle Dokumente stehen Ihnen nach der
Veranstaltung als Download zur Verfügung.
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