the solution! は国際プロフィバス協会提唱のオープン規格は産業用イーサネットをベースにしていますはTCP/IPなどの標準のIT 技術を使用可能はリアルタイムイーサネットは既存システムとの容易な統合を提供 page 3 With すべてのタスクを本のラインで従来のオートメーショ

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© Siemens K.K. 2009 Industry Automation & Drive Technologies

シーメンスの

PROFINET

ソリューション

The Industrial Ethernet Standard

for Automation

Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

Trends in Automation

 中央コントロールから分散型ローカルユニットへ  オートメーションの全ての階層におけるイーサネットの使用  オートメーションにおけるオープンなIT規格使用の拡大  日々進歩するIT技術とともに進歩

共通のネットワーク構造

 インターフェースの削減  プラント全体にわたるエンジニアリング  フィールドレベルに至る連続性

IT技術の長所を工場現場で利用

 リモートアクセス  ウェブサービス  ソフトウェアアップデート

PROFINETは国際プロフィバス協会提唱のオープン規格

PROFINETは産業用イーサネットをベースにしています

PROFINETはTCP/IPなどの標準のIT技術を使用可能

PROFINETはリアルタイムイーサネット

PROFINETは既存システムとの容易な統合を提供

PROFINET – the solution!

PROFINET Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス

© Siemens K.K. 2009

With PROFINET –

すべてのタスクを

1本のラインで

Industrial

Ethernet

Web/TCP/IP 診断 WLAN HMI PLC PG/PC フィールド機器フィールド機器従来のオートメーショントポロジー PLC フィールド機器 PROFINET

(3)

© Siemens K.K. 2009 フィールド機器

Industrial

Ethernet

Web/TCP/IP 診断 IWLAN



PROFINETによるオートメーショントポロジー HMI PG/PC PLC フィールド機器ドライブモーションコントロールアクセスポイント



With PROFINET –

すべてのタスクを

1本のラインで

PROFINET Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

リアルタイム通信

PROFINET

モーション

コントロール

安全

IT規格と

セキュリティ

プロセス

PROFINET

リアルタイム

通信

ネットワーク構築

分散型

インテリジェンス

分散型

フィールド機器

 リアルタイム通信

周期通信と高速応答速度

(4)

© Siemens K.K. 2009

PROFINET リアルタイム通信

周期通信と高速な応答速度



リアルタイム通信とITサービスが1つのケーブルに共存可能



高速な周期通信を必要としないアプリケーションから高いパフォーマンスを必

要とするアプリケーションまでスケーラブルなリアルタイム通信を行います

- Real-Time (RT)

- Isochronous Real-Time (IRT)



TCP/IP通信を制限しません

IT-services

Internet

_{Factory Automation}

_{Motion Control}

TCP/IP

IRT

RT

250µs 100ms PROFINET  リアルタイム通信 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス

© Siemens K.K. 2009

Real-Time (RT)



スイッチ等の標準的な機器を使用



ファクトリーオートメーションにおける標準的なアプリケーション



スタックのプロセスタイムを最小化することにより高いパフォーマンスを実現

R ea l-T im e Real-Time (RT)

Ethernet

TCP/UDP

PROFINET Applications IT appli-cations e.g. HTTP SNMP DHCP... Configuration

Diagnostics Process-data

IP

PROFINET

 リアルタイム通信

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PROFINETのテレグラム構造

標準化されたテレグラムフォーマット：IEEE 802.3

PROFINETリアルタイムテレグラムとしてイーサタイプを規定



0x0800: IPテレグラム



0x8892: PROFINETリアルタイムテレグラム

Frame-IDによる受信データの割り当て



周期通信

(プロセス値)



イベント駆動型通信

(アラーム、イベント)

ステータスインフォメーション



機器およびデータの状態

(e.g. Run, Stop, Error)

Pre-ambel 7 Byte Source MAC 6 Byte Dest. MAC 6 Byte Priority Tagging* 4 Byte Frame ID 2 Byte FCS 4 Byte Prozess data up to 1440 Byte Sync 1 Byte Ether-type 2 Byte Ethernet Frame Status Information 4 Byte PROFINET specific Ethernet-Standard * According to 802.1 Q PROFINET  リアルタイム通信 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

Isochronous Real-Time (IRT)



ハードウェアによる通信サイクルの時分割

- IRT通信においてTCP/IP通信とリアルタイム通信は相互に干渉しません

- 直列接続されたスイッチでも高いパフォーマンスを実現

- 高速で信頼できるデータ通信

Cycle 1 Cycle 2

= time slot Cycle n IRT

interval TCP/IP

e.g. 1 ms position control cycle

Isochronous

communication communicationTCP/IP

IRT

interval TCP/IP intervalIRT

TCP/IP data IO data TCP/IP PROFINET  リアルタイム通信

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PROFINET IO application layer service definition

PROFINET  リアルタイム通信



RT class 1: - 各IOデバイスごとに、周期時間を設定する

- RTを使った、PROFINET IO と CBAの周期通信で使用

する

Cycle n-1 n 2 1 RT data Deterministic communication Standard communication Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス

© Siemens K.K. 2009

PROFINET IO application layer service definition

PROFINET  リアルタイム通信



RT class 3: - 時間枠を設定し、トポロジーによって決まった経路を

設定する。

Cycle n-1 n 2 1 IRT data Reserved time and route

Deterministic communication _{communication}Standard

Sync. Remaining

bandwidth

Cycle



RT class 2: - IOメッセージの時間枠だけを設定する

"Self-teaching" of the address table through switch

a b

y

x IRT data

Sync. _Reserved

bandwidth

Deterministic communication _{communication}Standard

Remaining bandwidth

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Planning table in the switches

PROFINET  リアルタイム通信 IRT device 2 1 IRT device IRT device IRT device IRT device IRT device IRT device Frame 1 Recv.Port 1 Send ---Frame 2 Recv.Port4 Send Port1,t Frame 1 Recv.Port 2 Send Port 3,t Frame 2 Recv.Port2 Send ----Frame 1 Recv.Port1 Send Port3,t Frame 2 Recv.Port3 Send Port1 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

最適化されたパフォーマンス

:

planning for PROFINET with IRT



バンド幅割当による等時的データ通信とエンジニアリング段階での調整

- トポロジーの設定 (routing)

- メッセージフレームのトラフィックの自動最適化 (scheduling)



最高250µsのサイクル時間（ジッタ精度1µs ）



TCP/IP通信を制限しません

Controller Switch Device z Device y Device x Port1 P o rt1 Frame 3 Frame 2 Frame 1 Frame 3 Frame 2 Frame 1 Switch schedule Dest. port Departure Frame Arrive Rec. port -4 -3*)2 - - - -2 t3+∆t 3 t3 1 4 t2+∆t 2 t2 1 t1 1 t1+∆t 4 1

*) 100% free for TCP/IP

Frame 1 P o rt1 P o rt2 P o rt1 P o rt2 P o rt4 P o rt1 PROFINET  リアルタイム通信

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TCP/IP

 パラメータ設定とコンフィグレーション  診断データ  ユーザーデータチャネルとの通信

Real-Time RT

 高パフォーマンスな周期ユーザーデータ通信  イベント駆動メッセージ/アラーム

Isochronous Real-Time IRT

 ユーザーデータ同期処理  ERTECによるハードウェアサポート  ジッタ <1μsec 1 2 3

ハードウェアサポート（

IRT）

R ea l-ti m e RT IRT Real-time

Ethernet

TCP/UDP

PROFINET Applications IT appli-cations e.g.. HTTP SNMP DHCP... Configuration Diagnostics Process-data

IP

1 2 3

ERTEC

PROFINET  リアルタイム通信 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス

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分散型フィールド機器

PROFINET

モーション

コントロール

安全

IT規格と

セキュリティ

プロセス

PROFINET

リアルタイム

通信

ネットワーク

構築

分散型

インテリジェンス

分散型

フィールド機器

 分散型フィールド機器

分散型フィールド機器の産業用イーサネットへの接続

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PROFINET デバイスクラス

PROFINET IO コントローラ:



フィールド機器とのI/O信号の交換



プロセスイメージ経由のI/O信号へのアクセス

PROFINET IO デバイス:



IO コントローラの配下にある分散型フィールド機器

PROFINET IO スーパーバイザ:



HMIあるいは診断機能を備えたステーション

PLC IO コントローラー PG/PC スーパーバイザフィールドデバイス IO デバイス  パラメータ  IO シグナル  診断  パラメータ  IO シグナル  診断  診断  状態/制御  設定  診断  状態/制御  設定 PROFINET  分散型フィールド機器 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

STEP 7 によるコンフィグレーション

STEP7を使用してPROFIBUSと同様に設定可能

従来のプラットフォームと容易に統合

GSDML

GSD + XML = GSDML

HW-Config

PROFINET  分散型フィールド機器

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デバイス名はMACアドレスに 対して割り当て

STEP7 によるアドレス割り当て

IO コントローラ

MAC Adr 1 MAC Adr 2

オフラインでのコンフィグレーション  各デバイスにデバイス名を設定 (e.g. sample2)  STEP 7によりIPアドレスが自動的に 割り当てられます

1

2

_{オンライン}_: デバイス名を機器に書き込み

3

スタートアップ: IO コントローラは 機器にIPアドレスを割り当て PROFINET  分散型フィールド機器 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス

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STEP7 によるアドレス割り当て

MMCやC-Plugの交換によりプログラミングツールを使用せず

手早く簡単にデバイスの交換が可能



スペアパーツによる再設定は不要



プログラムに精通したエンジニアやPCなどのエンジニアリングツールなしで

交換が可能



エラー時のダウンタイムを最小化

PROFINET  分散型フィールド機器

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PROFIBUSとPROFINETの統合

既存のフィールドバスシステムの統合が容易なため

過去の設備投資を有効活用できます

プロキシ PROFINET PROFIBUS

イーサネットとPROFIBUS間の

透過的なコミュニケーション



プロキシを使用してPROFIBUSデバイスを

イーサネットに接続



イーサネット上ではPROFINETデバイスとして、

PROFIBUS上ではDPマスタとして機能

PROFINET  分散型フィールド機器 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

ネットワーク構築

PROFINET

モーション

コントロール

安全

IT規格と

セキュリティ

プロセス

PROFINET

リアルタイム

通信

ネットワーク

構築

分散型

インテリジェンス

分散型

フィールド機器

 ネットワーク構築

PROFINETはフィールドレベルまで

イーサネットネットワークを拡大します

(12)

産業用イーサネット

– トポロジー

全てのトポロジーが使用可能



リング型により高い可用性を保障



ライン型により配線のオーバーヘッドを最小化

Nutzen:

アプリケーションにあわせて最適化されたネットワークを構築

ライン

スター

ツリー

PROFINET  ネットワーク構築

リング

STEP7でのスイッチのコンフィグレーションと診断

STEP7を使用してフィールド機器と同様に設定と診断が可能

STEP 7を使用してSCALANCE Xを簡単にコンフィグレーション

Port configuration

Diagnostics

(13)

産業用無線

LANによるPROFINET

無線通信:

新たなアプリケーションへの対応



自動搬送システム



モノレールコンベア



接続が困難な場所



建物をまたぐ接続



モバイルターミナル

産業用としての高度な機能



冗長性



堅牢性



無線規格

IEEE 802.11a/b/g & h

SCALANCE W

有線システムと同様の安全性と信頼性を実現

!

PROFINET  ネットワーク構築 Demands & trends PROFINET  リアルタイム通信  分散型フィールド機器  モーションコントロール  分散型インテリジェンス  ネットワーク構築 IT規格とセキュリティ  安全  プロセス © Siemens K.K. 2009

IWLANの信頼性

冗長性



2.4GHzと 5 GHzの2つの無線カードを内蔵

IWLAN in real-time



SCALANCE W のデータアロケーションは

15ms以下の周期を実現します

ラピッドローミング



モノレールコンベアのようなシステムに接点金属と

置き換え

IWLAN クライアントアクセスポイント

PROFINETとIWLANによる新たな可能性

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IT規格とセキュリティ

PROFINET

モーション

コントロール

安全

IT規格と

セキュリティ

プロセス

PROFINET

リアルタイム

通信

ネットワーク

構築

分散型

インテリジェンス

分散型

フィールド機器

IT規格とセキュリティ

ネットワーク管理・診断に必要な機能を備えています

ウェブサービスと診断

オートメーションインフォメーションへのアクセス



エンジニアリングツールに依存しません



標準的なブラウザを使用可能



場所を選びません

@



リモート診断



FAQ



ドキュメントの

ダウンロード



プロセスの最適化



ソフトウェア

アップデート

PROFINET IT規格とセキュリティ

(15)

産業用セキュリティ

脅威に対するセキュリティ



アドレスの誤割当



不適切なアクセス



不正侵入



操作ミス

拡張性のあるセキュリティソリューション

特別な専門知識は不要

効果的で実績のあるセキュリティ

Security

シーメンスの

PROFINET

ソリューション

The Industrial Ethernet Standard

for Automation

Trends in Automation

共通のネットワーク構造

IT技術の長所を工場現場で利用

最新のシステムへの発展

PROFINETは国際プロフィバス協会提唱のオープン規格

PROFINETは産業用イーサネットをベースにしています

PROFINETはTCP/IPなどの標準のIT技術を使用可能

PROFINETはリアルタイムイーサネット

PROFINETは既存システムとの容易な統合を提供

PROFINET – the solution!

With PROFINET –

すべてのタスクを

1本のラインで

Industrial

Ethernet

Industrial

Ethernet









With PROFINET –

すべてのタスクを

1本のラインで

リアルタイム通信

モーション

コントロール

安全

IT規格と

セキュリティ

プロセス

PROFINET

リアルタイム

通信

ネットワーク構築

分散型

インテリジェンス

分散型

フィールド機器

周期通信と高速応答速度

PROFINET リアルタイム通信

周期通信と高速な応答速度



リアルタイム通信とITサービスが1つのケーブルに共存可能



高速な周期通信を必要としないアプリケーションから高いパフォーマンスを必

要とするアプリケーションまでスケーラブルなリアルタイム通信を行います

- Real-Time (RT)

- Isochronous Real-Time (IRT)



TCP/IP通信を制限しません

IT-services

Factory Automation

Motion Control

TCP/IP

IRT

RT

Real-Time (RT)



スイッチ等の標準的な機器を使用



ファクトリーオートメーションにおける標準的なアプリケーション



スタックのプロセスタイムを最小化することにより高いパフォーマンスを実現

Ethernet

TCP/UDP

IP

PROFINETのテレグラム構造

標準化されたテレグラムフォーマット：IEEE 802.3

PROFINETリアルタイムテレグラムとしてイーサタイプを規定



0x0800: IPテレグラム



0x8892: PROFINETリアルタイムテレグラム

Frame-IDによる受信データの割り当て

_{Factory Automation}

_{Motion Control}

最高250µsのサイクル時間（ジッタ精度1µs ）

ハードウェアサポート（