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Profinet: una rete ad elevata prestazioni per applicazioni time critical

Presentazione Profinet:lo standard industrial ethernet, mezzo di comunicazione omogeneo per tutte le necessità degli
utilizzatori.
Traffico TCP/IP e real time allo stesso tempo ma con differenti priorità.
PROFINET IO in una parola: scalabile.
La mappa delle caratteristiche di PROFINET.
PROFINET IO: Real-Time Ethernet isocrono.
PROFINET IO: Le fasi del ciclo comunicazione.
PROFINET IO: switch con funzionalità IRT.
IRT: Integrazione con l’infrastruttura esistente.
PROFINET V 2.3 – performance estreme.

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
SAVE ottobre 2016 Nuove prospettive di applicazione per i PLC di elevate prestazioni

Pubblicato
da Benedetta Rampini
SAVE 2016Segui aziendaSegui




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Estratto del testo
Veronafiere 19-20 ottobre 2016 Gli atti dei convegni e più di 7.000 contenuti su www.verticale.net Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore 27 ottobre Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore Alimentare Alimentare Petrolchimico Alimentare 28 ottobre Alimentare Petrolchimico Alimentare Alimentare Petrolchimico Visione e Tracciabilità 28 ottobre Luce Energia Domotica LED Luce Energia Domotica LED Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. PROFINET: una rete ad elevate prestazioni per applicazioni time critical Giorgio Santandrea 20 Ottobre 2016 '' SAVE - VERONA Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. Consorzio PI in Italia 2 Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. PI: Presenza e supporto worldwide 3 Australia/
New Zealand
RPA, PICC, PITC Poland
RPA, PICC, PITC Canada
PICC, PITC Slovakia
RPA Southern Africa
RPA, PICC, PITC China
RPA, PICC, PITL Japan
RPA, PICC, PITL Korea
RPA, PICC South-East-Asia
RPA Middle-East / UAE
RPA, PICC India
RPA, PICC Czech Rep.
RPA, PICC,
PITC, PITL Brazil
RPA, PICC, PITC USA
RPA, PICC,
PITC, PITL Chile
RPA, PICC, PITC Denmark
RPA Finland
RPA UK
RPA, PICC, PITC Ireland
RPA, PICC, PITC Netherlands
RPA, PICC,
PITC, PITL Norway
RPA, PICC, PITC Switzerland
RPA, PICC, PITC Germany & Austria
RPA, PICC
PITC, PITL France
RPA, PICC, PITC Belgium
RPA, PICC, PITC Italy
RPA, PICC, PITC Sweden
RPA, PICC Spain
RPA, PICC,
PITC 27 Regional PI Associations (RPA) 51 PI Competence Centers (PICC) 28 PI Training Centers (PITC) 10 PI Test Laboratories (PITL) PI worldwide: PI Technical Support: Lebanon
PICC Saudi Arabia
PICC, PITC Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 4 PROFINET nodi installati Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 'Una mezzo di comunicazione omogeneo per tutte le necessità degli utilizzatori ' Comunicazione Real-Time scalabile fino all''isocrono ' Apertura ai servizi IT e TCP/IP senza restrizioni ' e tutto su un''unica rete = integrazione orizzontale e verticale Automazione di fabbrica
RT_Class 1
Applicazioni al Motion Control
RT_Class 2 e 3
Comunicazione standard IT Services, TCP/IP <1ms 10ms 100ms Real-Time: IRT PROFINET: lo standard industrial ethernet Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 2 RT 1 2 1 1 2 R ea l- ti m e 3 RT IRT Real-time Real-time switch ASIC 3 Real-time channel IRT n Trasferimento hi-performance
n Dati isocroni
n Jitter <1 μsec Canale TCP/IP standard n Parametrizzazione dispositivi
n Dati diagnostici
n Inizializzazione collegamenti
n Negoziazione del canale di comunicazione Canale Real-time RT n Trasferimento hi-performance
n Dati ciclici
n Trasferimento su evento Ethernet TCP/ UDP PROFINET applications IT appli- cations e.g.
n HTTP n SNMP n DHCP... Standard data Real-time data IP ' Doppio canale per i dati ' Soluzione con switch integrato riduce i costi PROFINET IO: Lo stack di comunicazione Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. Traffico TCP/IP e real time allo stesso tempo
ma con differenti priorità PROFINET HTTP SNMP Socket IP TCP / UDP Sensor System PROFINET
PLC PC SNMP/OPC Server PROFINET Field device PC Internet Explorer Real-Time
RT
Ethernet PROFINET
PLC IE/PROFINET Cable ERTEC Switch Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. ' L''applicazione guida la scelta delle prestazioni da richiedere ai componenti ' Diversi componenti PROFINET IO con prestazioni differenti convivono nella stessa rete ' Scalabilità in tutte le direzioni 'Prestazioni
'Ridondanza
'Gestione della rete ' Conformance Class PROFINET IO in una parola: scalabile Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. ' Le caratteristiche di un dispositivo PROFINET dipendono dalla «Conformance Class» (CC) La mappa delle caratteristiche di PROFINET Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 'Separazione nel tempo del traffico a priorità maggiore nel tempo
'I dati isocroni usano un canale separato nel tempo.
'E'' ancora possibile usare la comunicazione standard basata su IP.
'Sincronizzazione basata su PTCP (Precision Transparent Clock Protocol) Cycle 1 Cycle 2 Cycle n IRT
channel Open
channel
(TCP/IP) IRT
channel Open
channel
(TCP/IP) E.g. 1 ms position control cycle TCP/IP data IRT data Deterministic communication Open communication Synchro-
nization
PROFINET IO: Real-Time Ethernet isocrono Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 'ROSSA: solo traffico RT_Class 3
'ARANCIONE: solo traffico RT_Class 2
'VERDE: RT_Class 2, RT_Class 1 e altro traffico ethernet (es. IP, TCP)
'GIALLA: fase di transizione RT Class 3 RED (optional) t Sendclock ... 31,25us<= T sendclock <=4ms T 60% RT Class 2 ORANGE (optional) GREEN (mandatory) YELLOW (optional) ... Prio 7 Prio 6 RT Class 2/1 Prio 6 ... Prio 0 Prio 5 Comunicazione isocrona PROFINET IO: Le fasi del ciclo comunicazione Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 'Caratteristiche: ' La rete deve permettere ai pacchetti real-time (RT) di superare il pacchetti non real-time (NRT) ' La sincronizzazione è necessaria affinché tutti sulla rete conoscano il momento di inizio del ciclo ' Nella fase real-time i pacchetti RT hanno luce verde IRT NRT IRT IRT NRT IRT Sincronizzazione
(IEEE1588 like) Switch IRT NRT IRT NRT Phase IRT Phase IRT Switch NRT Switch Switch IRT NRT IRT NRT Phase IRT Phase IRT Switch NRT Switch PROFINET IO: switch con funzionalità IRT Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. Controller Switch 1 Device z Device y Device x Po rt 1 Po rt 2 Port1 Po rt 1 Frame 3 Frame 2 Frame 1 Frame 3 Frame 2 Frame 1 Time Table Switch 1 Rec . Port Arriv e Fra me Depa rture Dest . Port 1 t1 1 t1+ ''t 4 1 t2 2 t2+ ''t 4 1 t3 3 t3+ ''t 2 2 - - - - 3*) - - - - 4 - - - - Po rt 4 Po rt 1 Po rt 2 Po rt 1 *) 100% disponibile per
TCP/IP Frame 1 'Per ogni switch di rete viene costruita una tabella con l''elenco di tutti i messaggi da spedire/ricevere in un ciclo e il relativo tempo di scheduling 'Si tiene conto del ritardo di propagazione su cavo (lunghezza dei cavi)
'NB: nei ''normali' switch esiste una tabella simile ma è basata sugli indirizzi PROFINET IO IRT: Tabella di instradamento Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. Switch Switch
IRT
Switch
IRT
Switch
IRT
Switch
IRT
Switch Switch
IRT
Switch
IRT
Switch Switch Switch Switch Switch Switch Switch Switch Switch Switch Switch IRT network Sync
master
WWW IRT: Integrazione con l''infrastruttura esistente Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. PROFINET V 2.3 '' performance estreme 1. Fast Forwarding 2. 3. Data Frame Packaging DFP 4. DFP e fieldbus integration 'Su topologie lineari con PROFINET IRT si può raggiungere un tempo ciclo minimo di 31,25 µs ! 'Ottimizzazione in 4 passi Frammentazione Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 1- Fast Forwarding Ottimizzazione del tempo necessario per riconoscere e gestire un
frame Profinet, all''interno del telegramma Ethernet Preamble
8 Octets DA
6 Octets SA
6 Octets VLAN *)
4 Octets Ethertype
2 Octets FrameID
2 Octets Data Trailer
4 Octets Minimum bridge delay = 14 Octets Frame µs s MByte Frame Byte 12 , 1 5 , 12 14 = ¸ FID Il Frame ID diventa parte del Destination Address Preamble
8 Octets DA
6 Octets SA
6 Octets VLAN *)
4 Octets Ethertype
2 Octets FrameID
2 Octets Data Trailer
4 Octets Minimum bridge delay = 28 Octets Frame µs s MByte Frame Byte 24 , 2 5 , 12 28 = ¸ Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 2 - Frammentazione Reserved interval Open Interval Reserved 125 µs 125 µs Send clock 250 µs La frammentazione diventa necessaria
con cicli < 250 µs Frammentazione non è necessaria per tempi di ciclo di 250 µs Tempo di trasmissione di un frame Ethernet standard: Minimum-frame: Maximum-frame: Frame µs s MByte Frame Byte 04 , 7 5 , 12 88 = ¸ Frame µs s MByte Frame Byte 123,36 5 , 12 1542 = ¸ s MByte s MBit 5 , 12 100 = Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 18 2 - Frammentazione pacchetti TCP/IP Reserved interval Open Interval Reserved 16,25 µs 15 µs 31,25 µs Intervallo di
frammentazione Tempo di ciclo min
Esempio 31,25 µs Target: uso ottimale della larghezza di banda disponibile Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. ' Ottimizza l''efficienza di trasporto delle topologie lineari
' I dati di vari device vengono incapsulati in un singolo frame
' Il Controller conosce la topologia Device 1 Controller Device 2 Device 3 t frame t propag. Direzione
uscita
3 - Dynamic Frame Packing Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. ' Ogni datagramma è protetto da un checksum a 16bit Direzione
ingresso
3 - Dynamic Frame Packing Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. 4 '' DFP e fieldbus integration Anche con IRT DFP e Tempo ciclo 31,25 µs è possibile utilizzare
dispositivi TCP senza Gateway aggiuntivi !! Il tratto IRT + DFP si integra al resto della rete! Devices IRT + DFP Switch
IRT + DFP Stazione ingegneria TCP/IP Tratto rete lineare IRT con DFP: Update Time Min= 31,25 µs Switch Distributed I/O RT Firewall Video Camera Ethernet TCP/IP Controller IRT
+ DFP Office PC WWW Controller Giorgio Santandrea Consorzio PROFIBUS & PROFINET Italia '' P.I. Grazie per l''attenzione


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select * from VERT_CONTENUTI as con left join VERT_UTENTI_AZIENDE as azi on con.iduteazienda = azi.iduteazienda where testataurl like '%%' or eventourl like '%'%' or testataurl like '%'eiomfiere.it%' or eventourl like '%'eiomfiere.it'%'
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