Profinet Basico.pdf
- 2. • Nuestra primera ProfiNet-I/O. Switch incorporado para una topologia de bus simple FINS/UDP entre NS y PLC Comunicaciones Cíclicas de ProfiNet I/O Comunicaciones ProfiNet Acíclicas CJ1W-PNT21 GRT1-PNT Profinet
- 3. • Los controladores de E/S soportan los siguientes tipos de servicios: – Intercambio de datos cíclicos – El intercambio de datos entre el controlador y los dispositivos de E/S. – Intercambio de datos aciclico – El intercambio de datos de configuración y diagnostico. – Alarmas – Intercambia datos de alarmas de un dispositivos de E/S a el controlador. – Gestor de contextos – Procesos de conexión. Profinet
- 4. • Nuestra primera ProfiNet-I/O. Switch incorporado para una topologia de bus simple FINS/UDP entre NS y PLC Comunicaciones Cíclicas de ProfiNet I/O Comunicaciones ProfiNet Acíclicas CJ1W-PNT21 GRT1-PNT Profinet
- 5. • Los controladores de E/S soportan los siguientes tipos de servicios: – Intercambio de datos cíclicos – El intercambio de datos entre el controlador y los dispositivos de E/S. – Intercambio de datos aciclico – El intercambio de datos de configuración y diagnostico. – Alarmas – Intercambia datos de alarmas de un dispositivos de E/S a el controlador. – Gestor de contextos – Procesos de conexión. Profinet
- 6. • Redundancia en Anillo 1 Admintrador MRP MRP = Media Redundancy Protocol recomendado por ProfiNet 3 Cliente MRP Profinet
- 7. • Nosotros hacemos esto fácil!!! Adminstrador MRP SmartSlice = Cliente MRP millisegundos! Profinet
- 8. • Cabecera de Smartslice es reemplazable sin herramientas. – En PROFINET, todos los dispositivos son identificados por un nombre. El nombre es cargado en la cabecera por CX-Configurator FDT La cabecera copia el nombre dentro de END-M La nueva cabecera lee el nombre desde END-M El controlador reconoce la estación por su nombre Profinet
- 9. • El switch de SmartSlice incorpora soporte MRP Cliente. 1 Administrador MRP Cliente MRP incorporado 1 Administrador MRP 3 Clientes MRP X X X X X X Profinet
- 10. • Un sistema ProfiNet IO requiere de al menos un controlador y un dispositivo de E/S. • Los sistemas pueden ser configurados con varias opciones: – Múltiples Controladores para un único dispositivo de E/S. – Un único Controlador para múltiples dispositivos de E/S. – Múltiples Controladores con múltiples dispositivos de E/S. Profinet
- 11. • El controlador y los dispositivos soportan redundancia de maestro RUN Activo RUN Standby Intercambio de datos Intercambio de datos con flag “standby” Ignora estos datos de salida FB Redundancia FB Redundancia FINS Activo Profinet
- 12. • SmartSlice tiene un switch incorporado que soporta redundancia en anillo MRP como cliente. • Para topología de bus, no son necesarios switches. • Para uso puramente como red de E/S, se puede usar cualquier switch industrial (solamente con este trafico). • Para un tiempo de respuesta seguro, usar switches gestionados que soporten QoS (Quality of Service) • Los anillos requieren un administrador MRP. – Los switches gestionados de Hirschmann soportan administración MRP. Infraestructura PROFINET
- 13. • ¿Qué mirar en un switch PROFINET? – Rango de temperatura Industrial. – Industrial / resistencia a vibraciones. – EMC (compatibilidad electromagnética) Industrial – Alimentación a 24 V. – Auto-crossover. – Auto-negociación. – Priorización de mensajes (QoS = Quality-of-Service) – Diagnósticos / alarmas sobre PROFINET • Switch = nodo PROFINET Switches para PROFINET
- 14. • Es posible transferir en por un mismo cable datos TCP/IP y datos PROFINET cíclicos. • Con los switches estándar, los datos cíclicos pueden tener retardos. – Solamente usar, cuando PROFINET y otro trafico, no están mezclados. • QoS permite a los datos PROFINET “saltar la cola”. • Estandarizado en IEEE 802.1Q (campo de prioridad) QoS (Quality of Service)
- 15. • Una comunicación sobre canales TCP/IP y UDP/IP esta condicionada con una cierta cantidad de información de administración y control para controlar el direccionamiento y el flujo. • Esto hace que el trafico de datos en la red sea lento. • La capacidad de Real-Time para el intercambio de datos cíclicos de PROFINET, abandona parcialmente del direccionamiento IP y el control de flujo sobre TCP y UDP para comunicaciones RT. • El mecanismo de comunicaciones de Ethernet (Capa 2 del modelo OSI) es el utilizado para estas comunicaciones. PROFINET Funcionamiento
- 16. • Las comunicaciones RT en PROFINET ofrecen las siguientes opciones: – Comunicaciones RT dentro de una red. • La información administrativa de TCP/IP ó UDP/IP debería ser eliminada. • La tramas RT son identificadas como tipo de Ethernet (0x8892) • Son procesadas en un canal de Real-Time. – Comunicaciones RT entre redes. • Es necesario intercambiar datos de los limites de la red. • Para este tipo de aplicaciones se utiliza RT sobre UDP. – Datos multicasts con RT. • Para la transmisión de datos cíclicos entre múltiples nodos IO-Decives se utiliza Ethernet Multicast. • Los datos de expansión de la red MCR usa “RT sobre UDP” para intercambiar datos. PROFINET Funcionamiento
- 17. • Priorización de trafico de datos. – Las comunicaciones de Real-Time usa para la priorización de las tramas RT el VLAN tag que se define en IEEE 802.1Q. – El VLAN tag es configurado con el nivel de prioridad 7. – La comunicaciones TCP/IP, UDP/IP y RT se pueden implementar con cualquier controlador Ethernet. PROFINET Funcionamiento
- 18. DCP (Discovery and Configuration protocol)
- 19. • Para la asignación de direcciones soporta dos estándar: – DCP (Discovery and Basic Configuration protocol). – DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). • DCP permite la asignación de parametros IP con herramientas de programación/configuración especificas del fabricante o en • DCP enables assignment of IP parameters with manufacturer- specific configuration/programming tools or in pansystem engineering. • DHCP specifies the Ethernet standard for dynamic assignment and management of IP addresses from a predefined range. DCP (Discovery and Configuration protocol)
- 20. • Cada puerto del dispositivo PROFINET-IO tiene una dirección MAC. • Antes de la puesta en servicio: – Hay que asignar al dispositivo PROFINET IO un nombre simbólico específico de la instalación. Si la instalación de automatización estaba en servicio, el nombre simbólico no es necesario para el intercambio de datos. – Un dispositivo PROFINET IO sustituido (utilizado nuevo) necesita el nombre correcto en el intercambio (nombre simbólico del módulo anterior). DCP (Discovery and Configuration protocol)
- 21. • La servicios DCP (Discovery and Configuration Protocol) y LLDP (Link Layer Discovery Protocol), posibilitan el intercambio de información de los equipos sin problemas, sin utilizar herramientas adicionales. • Para realizar el intercambio de datos con los equipos de campo PROFINET, cada uno de ellos necesita una dirección MAC (dirección MAC de interface) y una dirección IP. – La resolución del direccionamiento se realiza automáticamente. • Con ayuda del servicio DCP, una maestra PROFINET IO asigna la dirección IP a cada uno de los dispositivos PROFINET IO. DCP (Discovery and Configuration protocol)
- 22. • Protocolo de configuración y descubrimiento. Name IP-addres M402 192.168.1.2 V56P1 192.168.1.3 P12P12 192.168.1.4 Yo soy M402 Yo soy V56P1 Yo soy P12P12 CJ1W-PNT21 GRT1-PNT Tu eres 192.168.1.2 Tu eres 192.168.1.3 Tu eres 192.168.1.4 DCP (Discovery and Configuration protocol)
- 23. LLDP (Link Layer Discovery Protocol)
- 24. • El Link Layer Discovery Protocol ó LLDP es un protocolo de capa 2: – Permite descubrir la topología de red. – La información concerniente a los dispositivos de la red. • El protocolo fue formalmente ratificado como IEEE estándar 802.1AB-2005 en Mayo del 2005. • Este remplaza a protocolos propietarios como Cisco Discovery Protocol, Extreme Discovery Protocol and Nortel Discovery Protocol (SONMP). LLDP (Link Layer Discovery Protocol)
- 25. • LLDP es esencialmente un protocolo para descubrir vecinos. – Define un método para que los dispositivos accedan a la red usando conectividad Ethernet. – Permitiendo anunciar información acerca de ellos a el grupo de dispositivos de una misma LAN física y cargar información acerca de la red. • LLDP es un protocolo de la capa de enlace de datos (Capa 2). – Opera sobre la capa de servicio MAC. – Puede ser usando en cualquier red de dispositivos que implemente un servicio MAC. LLDP (Link Layer Discovery Protocol)
- 26. • LLDP reside en las capas del modelo IEEE 802. LLDP (Link Layer Discovery Protocol)
- 27. • Protocolo de descubrimiento de la capa de enlace. Tu eres V56P1 Quien soy? Tu eres V56P1 CJ1W-PNT21 GRT1-PNT LLDP (Link Layer Discovery Protocol)
- 29. • EL Spanning Tree Protocol (STP) y el Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) no llega a cumplir las necesidades de las aplicaciones de automatización. • Hirschmann y Siemens desarrolla en 1999 un primer protocolo de redundancia basado en una topología de anillo para redes basadas en Ethernet. MRP (Media Redundancy Protocol) Introducción
- 30. • Este protocolo fue llamado HiPER-Ring. • Permite la compensación de un fallo en un punto en una estructura de anillo, en un tiempo máximo de 500 ms. • La IEC inicia en 2005 un nuevo trabajo para la estandarización de una “red de automatización de alta disponibilidad” y realiza su primera publicación en Abril del 2007.
- 31. • La necesidades eran claras: – Era necesario un protocolo para redundancia de medio. – Permitiendo un tiempo de conmutación menor de 200 ms. – Que no tuviera derechos de propiedad. – Que pudiera usarse por muchas soluciones Ethernet de tiempo real (RTE) definidas en IEC 61784-2. • La solución propuesta para topologías de anillo, fue la descrita en la clausula 5 de la IEC 62439, con el nombre de Media Redundancy Protocol (MRP). MRP (Media Redundancy Protocol) Introducción
- 32. • El protocolo MRP tiene una estructura muy similar al Spanning Tree Protocol (STP) o Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). • Esta basado en la capa 2 OSI. MRP (Media Redundancy Protocol) Funciones básicas del MRP
- 33. • En un anillo MRP: – Un switch es el Media Redundancy Master (MRM). – Los demás swiths son Media Redundancy Clients (MRC). • El MRM envía tramas de test (MRP_test) en todas direcciones por todo el anillo. • Estas tramas de test, son marcadas con una dirección MAC especial y reenviadas solamente por los MRCs del anillo. MRP (Media Redundancy Protocol) Funciones básicas del MRP
- 34. • Si la trama MRP_Test es recibida por ambos lados del MRM (Maestro): – El MRM detecta que el anillo esta cerrado. – Y el MRM abre el anillo. • Esto lo realiza cambiando el estado a BLOCKED de uno de los puertos del anillo del MRM. • El otro puerto del MRM es puesto como FORWARDING. MRP (Media Redundancy Protocol) Funciones básicas del MRP
- 35. MRP (Media Redundancy Protocol) Funciones básicas del MRP
- 36. • Entonces, todos los switchs del anillo (MRM y MRC) empiezan la transferencia de datos. • Y configuran su FDB (Filtering Data Base) para reflejar la topología de la línea de los enlaces Ethernet usados. MRP (Media Redundancy Protocol) Funciones básicas del MRP
- 37. • Si el MRM no recibe n (TSTNRmax, defecto 3) tramas de test seguidas, considera que el anillo ha sido interrumpido. • Entonces tenemos una cambio de topología. • Los MRCs y el MRM limpian sus FDBs (Filtering Data Base). • El puerto redundante es cambiado de BLOCKED a FORWARDING, manteniendo la consistencia de la red. MRP (Media Redundancy Protocol) Detección de fallos en MRP
- 38. • El MRM envía una trama de cambio de topología. • Todos los MRCs reciben los mensajes de cambio de topología y configuran la nueva topología en FDB. • El tiempo de recuperación ( 200 ms max. ) dependerá de los recursos disponibles en los switchs y el numero de switchs en el anillo. MRP (Media Redundancy Protocol) Funciones básicas del MRP