Microsoft PowerPoint - PROFIBUS DAY_2010.ppt [Modo de compatibilidad]

2010/June/30

Softingからのご提案

アジェンダ



Softingについて



リアルタイムイーサネット（産業用RTE）について

リアルタイ イ サネット（産業用

）

て



PROFINET IO



SoftingのFPGAベース・RTEソリューション

タ ク



SoftingのRTEスタック



SoftingのPROFIBUS-PAソリューション



SoftingのPROFIBUS診断機器



SoftingのPROFIBUS診断機器

1979年に設立、1997年より株式会社に年 設 、 年 り株式会社 本社: ハール / ミュンヘン フランクフルト証券取引所 従業員: 約250名 売上高: 約3千万ユーロ売 高 約 千万 販売代理店: 世界各国

産業オートメーション 産業オ シ フィールドバス技術、オートメーション・システムのネットワークと コントローラーのソリューション カーエレクトロニクス カ クト ク 制御機器（車載ネットワーク）と車輌診断の通信

共に、キーワードは「通信」

産業通信の現状

 入手可能で有用かつ必要とされる情報量は絶えず増加している。入手可能で有用か 必要とされる情報量は絶えず増加している。  これらの情報すべてを処理することはますます重要になっている。  情報交換は情報処理の基礎である。  今日の工場では、プロセスレベルではフィールドバス、他のレベルで はイーサネットと、定着した異なる通信システムが情報交換に使用さ れている れている。  相互運用不可能なシステムの存在は情報交換や情報処理に制約を 与える。  これらの制約は、フィールドレベルでもイーサネットを使用することで解 消される。この使用法はリアルタイムイーサネット（RTE）、または産業 用イーサネットと呼ばれている。 用イ サネットと呼ばれている。  すべてのレベルでイーサネットを使用することで、効率的な情報処理 をサポートする新しいアプリケーションを生み出すことができる。

RTE導入の様々な方法

既成のイーサネットコンポーネント

既成

イ サ ッ

ポ

ベスト エフォート リアルタイム TCP/UDP ベスト エフォート リアルタイム TCP/UDP ベスト エフォート リアルタイム TCP/UDP TCP/UDP （最適化） IP （最適化） IP 優先順位付け IP スケジュ ル制御 （最適化） イーサネットMAC _{イーサネットMAC} 優先順位付け イーサネットMAC スケジュール制御

EtherNet/IP PROFINET RT PROFINET IRT、 EtherCAT、CC-Link/IE

対象市場

オートメーションのための「すべてを網羅した」産業用イーサネットソオ トメ ションのための す てを網羅した」産業用イ サネットソ リューションとして、PROFINETは以下に対応している。  工場オートメーション  プロセスオートメーション  ビルオートメーション  …  安全アプリケーション  モーション制御  …

システムモデル

PN IOスーパーバイザー 工場ネットワーク PN IO コントローラー PN IOコントローラー PN IOデバイス

PROFINET IO – プロトコル構造

アプリケーション CM CL _RPC RT C RT A CM SNMP UDP (17) ICMP RTA, RTC, PTCP, DCP, MRRT (1) MRP Ethernet LLCおよび IP (0x0800) (R)ARP LLDP (0x8892) (0x0806) (0x88CC) (0x88E3) RTC – リアルタイム・サイクリック Ethernet LLCおよび メディアアクセス制御 (00-80-C8-8E-A9-94) DCP – ディスカバリー・アンド・コンフィギュレーション・プロトコル RTA – リアルタイム・アサイクリック PTCP – 精密トランスペアレント・クロック・ プロトコル CM – コンテキスト管理（接続確立、読み書き） SNMP – 簡易ネットワーク管理プロトコル（オプション） MRP – メディア二重化プロトコル

二重化（メディア）

リングを確認するためMRMが周期的にテストフレームを送信する MRM リングに途切れが発見されると トポロジー・チェンジ・フレームが 送信される これにより、MRCとMRMのアドレステーブルが変更される MRC MRC 1 2 リングの再構成を確認するため周期的にテストフレームを送信し 続ける MRCが他のステーションへのリンクを確認した場合、損傷したラ インを発見しMRMへ伝えることができる MRC MRC インを発見しMRMへ伝えることができる MRC MRC

認証 - コンフォーマンス・クラス

クラスC:

クラスC:

高性能で確定的なデータ交換 認証機器およびインフラ・コンポーネント 最高の性能

クラスB:

認証機器およびインフラ・コンポーネント LLDPおよびSNMP対応 診断、二重化

クラスA:

通常のイーサネット部品 認証機器とコントローラー - 適用クラス: 非アイソクロナス 非アイソクロナス 非アイソクロナス/アイソクロナス

通信クラス: TCP/IP RT TCP/IP RT TCP/IP RT IRT

- 通信クラス: TCP/IP、RT TCP/IP、RT TCP/IP、RT、IRT

SoftingのFPGAベース・

RTEソリューション

FPGAベース・ソリューションの利点

市場で認識されている利点市場 認識され る利点  専用IPコアの使用により様々なプロトコルに柔軟に適合  単一のASICベンダーに縛られない  ICの旧式化に対応できる  マイクロエレクトロニクスの向上に必然的に関与イク クト ク の向 必然的 関与  メーカー固有IPコアの統合が可能  拡張性  拡張性

対象となるアプリケーションと特長

 対象となるアプリケーション  フィールド機器への様々な工業イーサネット・プロトコルの統合  特長  Alt 社C l III  Altera社Cyclone III  様々なアプリケーション・シナリオに対応するNIOS IIコア （シングルまたはデュアル） 専用IP ア（スイ チ MAC使用 その他も利用可）  専用IPコア（スイッチ、MAC使用、その他も利用可）  PROFINET、それ以外にもEtherNet/IP、EtherCAT、Modbus提供中  低消費電力  IPコアの使用による小さな占有面積  定着しているレガシーバスPROFIBUSやCANへの対応も可能  通信スタック向けのOS eCosを使用  通信スタック向けのOS、eCosを使用

 スタック・アクセス向けSimple Device Application Interface（SDAI）

 アプリケーション・シナリオは単純なプロトコルの統合から、高性能 ウェブサーバー等のTCP/IPベース・アプリケーションまで

必要なリソース

Altera社Cyclone III社 y NIOS II アプリケーション スタックプロセッサ（eCos） アプリケーション プロセッサ （ C ） SDAI （eCos） PROFINET IO •コードおよび静的データ 2.1MB （OS、TCP/IPスタック、PNスタッ ク S ） 61,124バイト NIOS II マッピング層 ク、SDAI） •SDAIの動的データ 0.5～1.5MB Eth N t/IP コ ドおよびデ タ 735KB OS スタック TCP/IP EtherNet/IP •コードおよびデータ 735KB （OS、TCP/IPスタック、EIPスタ ック、SDAI） EtherCAT •コードおよびデータ 300KB IPコア インターフェース （OS、ECATスタック、SDAI） MII / RMII

SDAI構造（シングルプロセッサ）

ユーザー アプリケーション

Callbacks Method Calls

Lib SDAI

インターフェース

RTOS

SDAI

RTEスタック

プロセッサ イーサネット･ドライバ

SDAI構造（デュアルプロセッサ）

ユーザー アプリケーション

Callbacks Method Call

OS

Lib SDAI

プロセッサ 2

インターフェース

（DP-RAM）

_{プロセッサ 1}

（DP RAM）

SDAI

RTEスタック

RTOS

イーサネット･ドライバ

SDAI – アプリケーションとスタック間の相互作用

アプリケーション SDAI（RTEスタック）

sdai_init _{-Init SDAI}

-Init Interface

-Init RTE Stack

sdai_plug_unit

Init RTE Stack

- Plugging Unit

Sdai_plug_unit(complete) _{-Config RTE Stack}

-Start RTE Stack

オンライン

Sdai get data() - Update local I/O Data 例: inc Write Request Callback Function

_g _ ()

Sdai_set_data()

p

- Set stack I/O Data

Sdai_deinit() -Stop RTE Stack

ビジネスモデル・ケース 1

 ビジネス・ケース 1ビジネス ケ ス ユーザが自社でハードウェアを製作  ハードウェア設計とソフトウェア は既製品を利用可能製  各種対応プロトコルに共通な API 評価フラ トフ ムあり  評価フラットフォームあり  セキュリティEEPROMによる1 台ごとのライセンス管理、価格 は数量 応じる は数量に応じる  わずかな手間、あるいは全く 手を加えることなく将来の拡張 が可能  Controller/Device対応可

開発時の工程

Altera社製IPコア OS ハードウェア ソフトウェア SoftingのIPコア （RTE機能） 社製 ア （Nios II、…） OS （eCos、…） Softingの プロトコルソフトウ ア メーカーの IPコア （RTE機能） プロトコルソフトウェア メーカーの アプリケーションソフトウェア

セキュリティEEPROM

DS28E01-100

 SHA-1エンジン付き 1KB保護 1-Wire EEPROM

 www.maxim-ic.com

使用法

 シークレットを定義し、EEPROMに保存シ ク ットを定義し、 保存

ビジネスモデル・ケース 2

 ビジネス・ケース 2ビジネス ケ ス ハードウェアをSoftingがユーザに代わっ て製作  すぐに使えるコンポーネントを納品  各種対応プロトコルに共通なAPI  評価フラットフォームあり  モジュールごとにライセンス管理、 価格は数量に応じる  わずかな手間、あるいは全く手を  わずかな手間、あるいは全く手を 加えることなく将来の拡張が可能  Controller/Deviceに対応可

ビジネスモデル・ケース 3

Device, Controller, Supervisor 向け専用スタック（自社開発）, , p 向け専用 タック（自社開発）

スタックはコンフォーマンス・クラスA or Bを実装

 Altera社Cyclone III Evaボードのデバイススタックは認証をy 無事通過 スタックは以下の環境に移植済み:  Intelプロセッサ上のWindows XP  Freescale、Intel、SH4、Atmelプロセッサ上のLinux  NetARM上のNet+OS  Altera社FPGA上のeCos  Freescale、Intelプロセッサ上のVxWorks

プロトコルソフトウェの構造

Freescale Intel Nios II ARM others more

Windows Linux eCos µC/OS VxWorks OS-9 others more

µBlaze NEC

Application

Stack

API (PNAK/SDAI)

Porting Layer

Windows Linux eCos µC/OS VxWorks OS-9 others more

Freescale Intel Nios II µBlaze ARM NEC others more

スタックの仕様

Controller Device 通信相手のデバイス数 Max. 255 2 関連するアプリケーション数 Max. 255 2 デバイス毎のパラメータとコンフィグレー ションデータ量 8 kByte 8 kByte 各アプリケーションに対する通信数 4 4 サイクルタイム (システム環境による) 1 ms 1 ms

デバイス毎の周期 I/Oデータ量 1440 Byte 1440 Byte

必要なリソース > 1 MByte Flash > 1 MByte Flash 必要なリソ ス > 1 MByte Flash

> 1 MByte RAM

> 1 MByte Flash > 1 MByte RAM

Softing スタックのメリット

• Softingが培ってきた産業用システムのインプリメンテーション経験をベースに開

発された安定した製品

SoftingはPIの多くの Working Groupのメンバーとして活動 既に実績として各製品に搭載:

O ( C O)

Omron (PLC, RemoteIO) Cisco (Switch)

Fuji electric (RemoteIO)

（その他にも採用されているが、社名は公開不可）

• 特定のハードウェア・ソフトウェア環境に依存しない • 下記の条件を満たした唯一の製品

 コンフォーマンスクラスBを完全に対応 esp.: Medium-Redundancy-Protocol (MRP-Client) Medium Redundancy Protocol (MRP Client) Multicast Connections (MCR)

 広範囲なデバッグと診断をサポート

 包括的なソフトウェア・ハードウェアのインテグレーションサービス  同じ実行ファイルにデバイスとコントローラ機能をインプリメント可能  CiR (Configuration in Run)のサポート

その他

必要なリソース 必要なリソ ス 実行ファイル用メモリ（コンフォーマンス・クラスB）:  コードおよびStaticデータ用 2MBお デ タ用  Dynamic データ用 0.5～1.5MB 今後のプラン コンフォーマンス・クラスC コンフォ マンス クラスC  IRT機能性の最終定義を待つ  コントローラー側に導入  コント ラ 側に導入  FPGA上のIPコアに導入

Softingのご提案

• Softing は、既存デバイスを簡単に迅速にフィールドバス対応にす るためのインターフェイスを提案  FFと PAを１つのソリュー ションで • 完全なサービス: 技術的なトレーニング ソフトウェアとハードウェアの仕様確認 ソフトウェアとハードウェアの開発 テスト デバイス機器の認証をサポート EDD と DTM 開発 量産

Fieldbus Kit または Fieldbus Integration

選択可能

デバイ に タ クをイ グ ト Softingの組込みモジ ル

インプリメントのアプローチ

Sensor Board HART Interface Fieldbus Module (FBK) Solution 1 Sensor an FF Module Fieldbus Module (FBK) Sensor

Board Proprietary_{e.g. serial}

Solution 2

Sensor an FF Module One board – one processor

Fieldbus Kit – FBK2

既にHARTまたはシリアルインターフェイスをもっている既存の フィールドデバイス機器を、簡単に迅速にFoundation fieldbus ま たは PROFIBUS PAに対応させるためのインターフェイス • ほとんどの既存デバイスのハウジングにインストール可能なコン パクトなサイズのモジュール • 本質安全防爆設計が施され、ATX認証を 受けている ルドデバイス の接続 • フィールドデバイスへの接続:

UART （オプション： I²C or SPI） • プログラマブルなプ グラ ブルな AI/AO/ O と DI/DOと / O

• HARTコマンドへのカスタマイズを 簡単・早く実現するテンプレートを用意

Fieldbus Kit FBK2 – 簡単なインテグレーション - HW

Fieldbus Kit FBK2 簡単なインテグレ

ション HW

シリアル HART とFF/PA間のマッピング

他のシリアルプロトコルも ユ ザリクエストで可 Device-HART Mapping Device Hardware ユーザリクエストで可 HART M i Hardware

HART-Function Block Application HART Mapping AI-FB Fieldbus Kit TB HART Master RB

Function Block Shell Function Block Application PID-FB

Stack

１つのプロセッサでのインテグレーション

１つのプロセッサでのインテグレ ション

Device Application

Device Application

Function Block Application pp

AI-FB RB

pp

TB

Function Block Shell Function Block Application PID-FB

Stack

Stack

Fieldbus ASIC - UFC 100

FOUNDATION FieldbusとPROFIBUS PA対応の

Fieldbus ASIC： ピンとソフトウェアは、ヤマハの YTZ420 (“FIND1+”) ASICと完全互換

各アプローチの比較

Sensor Board HART Interface FF Module (FBK) Solution 1 FF Module (FBK) Sensor

Board Proprietary_{e.g. serial}

Solution 2

Sensor an FF Module One board – one processor

Solution 3 Development Cost Development Time System Performance Device Cost Solution 1 + ++ - -S l ti 2 + + + Solution 2 - + + + Solution 3 -- -- ++ ++

Softingのご提案 （要約）

• Solution 1: FBK hardware • Solution 2: FBK hardware

• Solution 3: FBK schematics, Fieldbus ASIC, stack

• エンジニアリング・サービス: • トレーニング (例 技術的なトレーニングと開発ツール) • Workshop (例 FF / PB PA デバイスの設計、仕様、開発キックオ フ、 テスト) • 仕様 (例 ハードウェアとソフトウェアのレビュー) • 開発 (ハードウェアとソフトウェア)

• テスト (例 pre-certification, host system integration, Emerson stress PROFIBUS PA noise test)

PROFIBUS 診断機器 ポートフォリオ

Fieldbus Leakage Clamp PB Service Interfaces General Accessories:

概要

概要

• 操作性を共通化、各ツールごとに新しいユーザインターフェイスを 覚える必要無し！ • 簡単で直感的な使い勝手 – フィールドバスの専門知識不要 • 1クリックでテスト結果を表示 • 明確なテスト結果 – 問題がある部分は色で識別、診断はテキストで

スタートページ

標準機能: Bus / Network Status

標準機能

• Bus Statusでは、テストの開始に関わらずバスの状態を継続的に表示

• Quick Test または User-Controlled Test後は、Network Status は診断 結果を表示し、バスの物理層と通信の概要を提供

標準機能: Network Status - Protocol

標準機能

• Protocolタブ

segment, master, slave の各レベルで異なる情報を提供

正しいGSDファイルにより、デバイスタイプ、エラーメッセージ、 グ

標準機能: Network Status - Signal Quality

標準機能

_g

_Q

_y

• Signal Quality タブは、全てのバスデバイスの 品質指数の測定結果を表示することで、バス の物理的な概要を提供 • 各デバイスの信号の詳細も表示各デバイスの信号の詳細も表示

標準機能: Network Status - Topology

標準機能

_p

_gy

標準機能: Trend

標準機能

• Trend test は、バス通信と物理的なバスの両方を対象としたテスト • レアな障害や長期間かけて発生しうる特発性の問題を検知するのに

標準機能: Test Report

標準機能

_p

• グラフィックを含む詳細なテストリポートの生成

拡張機能: Oscilloscope

拡張機能

_p

拡張機能: Frames

拡張機能

• Frame 解析機能は、各フレーム毎の解析のためのパワフルなトリガ とフィルタ設定を提供

対応機能

対

機能

PROFIBUS 診断ツール

• BC-230-PB: PB-PA セグメントの計 測 測 - バスパワーによりバッテリ不要 - テストリポートをExcelファイルでテストリポ トをExcelファイルで 作成 • BC-450-PB: PB-DP/PAのプロトコル 解析 解析 - RS485/MBP同時解析 - オプションのケーブルで3m延長可オプションのケ ブルで3m延長可 • PB-T3: PBケーブルテスタ - 信号解析、トポロジーチェック

バス常時監視機器

常時監視機器

_Inspektor

_p

®

_BC-502-PB

• バス上の全通信を継続的にモニタすることで 予測していなかったシ • バス上の全通信を継続的にモニタすることで、予測していなかったシ ステムダウンの原因となるバス通信の悪化を確実に検知することがで きる • メンテナンスのアクションが必要とされる場合、このツールが自動的 にオペレーションスタッフに警告する • プロトコル解析をベースに BC-502-PBは • プロトコル解析をベ スに、BC-502-PBは バスサイクルタイムを決定し、下記のクリ ティカルイベントをモニタする: ラ レ ム エラーフレーム リトライ ドロップアウト / 再スタート ドロップアウト / 再スタ ト デバイスエラー (internal/external diagnostics) • PROFIBUS DP, DPV1, FMS, MPI対応, , ,

PLC/プロセッサコントローラ経由でのアラート

ッサ

ン

ラ経由

アラ

PROFIBUS DP

Alerting:

By relay contact or via network/server (optional) network/server (optional) Control inputs (usage optionally): Start/stop trigger alarm acknowledgement, event counter reset event counter reset

Web interface: Ethernet

Web interface: (w/o SW installation) For parameterization and diagnosis at alarms

セントラルデータとサーバ

ントラルデ

タとサ

(option)

( p

)

PROFIBUS DP Other fieldbus, e.g. CAN

On request

Ethernet

PROmanage Server: Office PC: Central event and alarm

database for up to 80 Inspektors

Overall fieldbus down warning+analysis

Web interface w/o SW installation

PROFIBUS Inspektor

Web インターフェイス – イベントと状態表示

Web インタ

フェイス

イ

ントと状態表示

Extended analysis

• 最後１００のクリティカルイベントのアラームリスト表示

表

• 最後８のクリティカルイベントの500テレグラムのスナップ

ショット

付属のプロトコルアナライザのソフトを使用して、解析を

WebインターフェイスからPCにダウンロード

BC-600-PB

• All-in-one: 物理レイヤと通信レイヤを同時にテスト可能 フィールドバスの全ての問題を検知する高い信頼性のツール ケーブルまたはコネクタのような物理的な障害の検知、またはPLCや バスデバイスのような通信の問題を、迅速に明確に表示 • PCと接続しても、スタンドアロンとしても使用可能 • ボーレート、PB-DPセグメントとの接続上の電圧の自動検知 • DP 信号解析、トポロジースキャン: 正確なテスト結果を提供 正確なテスト結果を提供 • USB インターフェイス ガルバニックアイソレーション

BC-600-PB アプリケーションエリア

• バスへの影響を最小限に抑えてPB-DPセグメントをフルにテスト

ア

リケ

ション

リア

• 特発的に発生するような劣化の問題も検知 • マスターシミュレータ搭載により、PLCが準備されていない状況でも バスのテストと疑わしいデバイスの個別チェックが可能 • ユニバーサルツールとして: システムの設定と始動 検収テスト 故障予防の保守ツール トラブルシューティング フィールドのデバイステスト

BC-600-PB

フィ ルドでもすぐに使えるように パッケ ジとして用意 フィールドでもすぐに使えるように、パッケージとして用意

BC-600-PB スタンドアロンモード

タンドア

ン

ド

• 全てのバスデバイスのライブステイタス • マスタ シミュレータ

• 全てのバスデバイスのクイックテスト

• 全てのバスデバイスの長期間の傾向のチェック

• PROFIBUS Diagnostics Suiteを使ってPC上でテスト結果の詳細な解析 を表示可能

BC-600-PB PCモード

• PROFIBUS Diagnostics Suite の全機能を対応g

Standard tests Expert tests

m tes t o mm. y sis Trigger p a ti on a tus

Network status Trend

a nd long-ter m e w phys . & c o o l An a ly s is A naly s is g y _sim u la to r q uali ty ev ents o g ram an al y an alysis Test functions -alo n e o p er a a ne nt bus s ta e por t Qui c k a Ove rvi e Pr otoc o Signal A T opolo g Mas ter Signal q Cr itic a l Input O u tp ut PROFIBUS Tester 4              i p  O scill o Fr ame S tand P e rm a T est r e BC-600-PB              i.p. 

BC-600-PB 利点

利点

• 始動時間の短縮

• ライブバス上の定期的予防テストにより、プラントの有用性とオペ レーションの信頼性を拡張可能