300 likes | 529 Views
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011. Share our Vision for Automation. Determinisme in Mixed Networks. Geert Leen Projectingenieur PICC ACRO. Peter Van Passen Product Manager ICPN/AutomationIT HARTING nv. People | Power | Partnership. Pushing Performance. Toestel A. Toestel B.
E N D
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011 • Share our Vision for Automation
Determinisme in Mixed Networks Geert Leen Projectingenieur PICC ACRO Peter Van PassenProduct Manager ICPN/AutomationITHARTING nv People | Power | Partnership Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Toestel A Toestel B 7 Applicatie laag Gateway 7 Applicatie laag 6 Presentatie laag 6 Presentatie laag 5 Sessie laag 5 Sessie laag 4 Transport laag 4 Transport laag 3 Netwerk laag 3 Netwerk laag Router 2 Data link laag 2 Data link laag Hub, switch 1 Fysische laag 1 Fysische laag Repeater ISO / OSI Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
PROFINET: Netwerkinfrastructuur Koper draad • Standaard ethernet infrastructuur met: • RJ 45 Connectoren • Kabeltype Cat 5e , folie & shielding! • Maximale kabellengte 100m Isolatie van de draad Binnenste beschermlaag Plastic folie Middenste opvulelement Afschermfolie Afscherming Buitenste beschermlaag Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Full duplex Switch Switch Switch • 100 Mbit/s • 4 wires, twisted pair, shielding en folie • Full duplex: zenden en ontvangen tegelijkertijd Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Topologiën: Lijn • Geïntegreerde switches • Lagere beschikbaarheid: falen van 1 toestel! • Belasting halveert door keuze plaats vd PLC in de lijn Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Topologiën: Ster • Centrale switch • Hoge beschikbaarheid (switch met redundante voeding) • Belasting: lijn naar controller is meest belaste punt Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Topologiën: Boom • Meerdere switches Gestructureerd netwerk • Hoge beschikbaarheid: (switch met redundante voeding) • Belasting: lijn naar controller is meest belaste punt Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Topologiën: Ring • Hoge beschikbaarheid: Redundantie Media Redundancy Protocol • Switches 1 Redundancy manager + ... redundancy client(s) • Belasting halveert door keuze plaats vd PLC in de lijn Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Mixed netwerken ?!? Office IT Ethernet IEEE 802.3 Automation IT Industrial Automation Eén Netwerk voor alle applicaties: Bureautica; Productie; Fabriek en Machine Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Huidige topologie industriële automatisering Voice over IP Core Level Control Level SCADA Real-Time HMI PLC Field Level Real-Time plus Determinism Fieldbus: Profibus DP, Interbus, Devicenet … I/O I/O Drive I/O Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Beperkingen „mixed“ automation netwerken Line topology met PROFINET RT standaardSwitchen Requirements: - Determinisme - cycle time ~ 1ms X X X X cascade of more than 10 Switches in line Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Field bus (bus-cycle) Performantie Standaard Ethernet (IEEE 802.3) (voorbeeld met 16 Switches) delay [μ sec] Standard switching 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Drive Switches PLC I/O Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Data FCS 4 Byte Automation-frames en IT-frames hebben dezelfde prioriteit! Ethernet IEEE 802.1p & 802.1q Ontoereikend! Preamble SFD Destination Source VLAN Type 7 Byte 1 6 Byte 6 Byte 8100 xx 8892 Ethernet Header Example of priorization of automation protocols Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Automation-frame IT-frame PLC Switch 1 Switch 2 Switch 3 Drive 10 µsec 60 µsec 120 µsec Automation-frames moeten wachten, totdat het volledige IT-frame is verstuurd! Traffic-jam ondanks Priorization (IEEE 802.1q) (voorbeeld met 3 Switchen) Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Traffic-jam ondanks Priorization (IEEE 802.1q) (voorbeeld met 5 Switchen) Store & forward Switch 1 Switch 2 Switch 3 Switch 4 Switch 5 μsec 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Switching Technologie: Operating Modes Store & forward Huidige Switch Technologie: Store and Forward Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Switching Technologie: Operating Modes cut through Oudere Switch Technologie: Cut through / Modified Cut through Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Acceleratie met „Cut-through“ (zonder network load) Store & forward cut through Switch 1 Switch 2 Switch 3 Switch 4 Switch 5 μsec 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
time (µsec) … Ethernet/IP Port UDP Data Ethernet header IP header UDP header FCS 2222 Modbus TCP/IP Port TCP header Ethernet header IP header TCP Data FCS 502 Automation-frames en IT-frames kunnen nu apart behandeld worden, maar de vertraging zal nog steeds voorkomen! Identificatie van automatiseringsprofielen? Profinet 0,0 0,64 1,6 1,79 1,92 2,24 Ether- type 2 VLAN Tag Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Acceleratie van geidentificeerde frames cut through EN network load Store & forward cut through Switch 1 Switch 2 Switch 3 Switch 4 Switch 5 μsec 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Hoe determinisme bekomen? Automation frame IT-frame 1. Identify the automaion frame 2. Suspend the NRT-frame 3. Direct transmission of the automation frame 4. Resend of the NRT-frame Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Office IT identify accelerate overtake Industrial Automation • Identify: Identificatie van automatiseringspakketten • Accelerate: Versnelling door gebruik van cut-through • Overtake: Onderbreking van IT-frames indien nodig Naadloos Ethernet tot in de machine De oplossing: FAST TRACK Switching Fast Track Switch Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Mixed Automation Netwerk Limitations Store & forward Fast Track Switching Switch 1 Switch 2 Switch 3 Switch 4 Switch 5 μsec 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Office IT Industrial Automation Fast Track Switching FAST TRACK Switching Determinisme & Hoge Performantie Delay [μ sec] Store & Forward Switching Field bus (bus-cycle) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Switches Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
Mixed Automation Netwerk 26 Line topology met PROFINET RT, Fast Track Switchen Requirements: - Determinisme - cycle time ~ 1ms cascade of more than 10 Switches in line Pushing Performance Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
FAST TRACK WORKSHOP FAST TRACK Switching WORKSHOP 27 Pushing Performance Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
FAST TRACK Switching WORKSHOP 28 See HARTING Tabletop Pushing Performance Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011
29 Bedankt voor de aandacht ! Pushing Performance Pushing Performance De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2011