Ethernet vs Profibus

[Автоматизатор]

В проекте необходимо обеспечить обмен данными между 4 единицами оборудования. Каждая позиция управляется с помощью контроллера S7-1200. Контроллер каждой позиции имеет в своем подчинении частотники, подключенные по Profibus.

Заказчик настоятельно рекомендует связь между позициями выполнить по Profibus с использованием DP/DP Coupler (это помимо того, что все оборудование будет подключено в единую сеть Ethernet). Объясняет решение - получение гарантированного времени отклика.

Вопрос:
- возможно ли получить связь между позициями в реальном времени, используя только Ethernet соединение?

[Ka3ax]

коплер служит для соединения различный сетей у которой свой мастер контроллер.
если одна сеть то коплер не применить, частотник не умеет работать с коплером.
изернет, профинет, работает быстрее профибаса. в сравнение ,- секунды с милисекундами.
для комплера и секунды гуд.
но вам тогда нужно через профинет частотники подключать. так как профибас будет медленной частью сети.

[Ka3ax]

еще, при отключении, сбое одной стороны обмена с коплером, на коплере остается последнее состояние.нужен лайф бит, байт.
а зачем гарантированное время отклика? пока новая команда частотнику не упадет, он обрабатывает старую.
частота обмена на уровне 100 миллисекунд
за 100 миллисекунд разве позиционирование разницу почувствует, а для процесса не скажется. инерция.

сименс во всю декларирует приемущества профинета

[Михайло]

Есть мнение, что Ethernet - это тормоз, пинг у него хреновый и т.п.
Неправда!
Ethernet - это стандарт, определяющий разъемы RJ45, распиновку, уровни напряжения, скорость передачи данных. Очень популярна разновидность Fast Ethernet (100BASE-T), есть более новые типа Gigabit Ethernet и т.д. Все они образуют огромное семейство и прописываются в стандартах IEEE 802.3.
Над Ethernet надстраивается очень популярный и тормознутый протокол TCP/IP, но он не является его обязательной частью. Популярен TCP/IP благодаря тому, что является базовой основой всемирной сети Интернет и локальных разветвленных сетей. Благодаря этому протоколу можно соединить кучу устройств в единое информационное пространство. Самый важный недостаток TCP/IP - "плохой пинг". Но это не является характеристикой физической сети Ethernet, Ethernet сам по себе намного быстрее сетей RS485.
Если не использовать протокол TCP/IP третьего уровня модели OSI и маршрутизаторы третьего уровня, которые основаны на протоколе TCP/IP, то можно построить очень быстрое соединение. Такие соединения, как правило, соединения типа "точка-точка".
Профинет - это специальный протокол, который обеспечивает истинный жесткий реал-тайм обмена данных. Если на пути Профинета попадется стандартный маршрутизатор, то это не будет препятствием для Профинета, но появится "пинг", характерный для TCP/IP. В идеале маршрутизатор должен поддерживать Профинет (специальный промышленный коммутатор), тогда соединение сохранит свои скоростные характеристики.

[Михайло]

Возникает вопрос: что представляет собой коммутатор CSM1277, предлагаемый для контроллеров S7-1200? Что в нем особого?
Это неуправляемый коммутатор (unmanaged), коммутатор второго уровня OSI. Такой коммутатор работает на втором уровне (MAC-адреса) и не выходит на третий уровень (TCP/IP, IP-адреса). CSM1277 быстр благодаря своей простоте и по той же причине неуправляем. Неуправляемость заключается в том, что средствами коммутатора CSM1277 нельзя ограничить передачу данных на определенный его порт.

P.S. Это был рассказ о базовой технологии PROFINET IO. Помимо этого есть PROFINET RT и IRT, которые еще более круты, но у них нет способности работать в обычных Ethernet-сетях...

На этот счет есть вебинар

[Автоматизатор]

Вот структурная схема соединений

Структурная схема.jpg

На этот счет есть вебинар

Начал смотреть. Долго рассказывает докладчик. Большие паузы между словами. Но познавательно.

коплер служит для соединения различный сетей у которой свой мастер контроллер.

Про это я прочитал в документации на коплер. А вот про "лайф бит, байт" - это я пропустил. Думал, что диагностика обмена между двумя сетями будет автоматом. Надо будет пример реализации поискать.

но вам тогда нужно через профинет частотники подключать

Заказчик хочет Профибас, может для унификации с существующим оборудованием? Надо будет спросить для интереса.

а зачем гарантированное время отклика?

Чтобы быть уверенными, что команды, сигналы разрешений, блокировки и пр. проходят за приемлемое время.

пока новая команда частотнику не упадет, он обрабатывает старую

В том то и дело. Надо уже тормозить, а частотник все еще крутит.

частота обмена на уровне 100 миллисекунд.за 100 миллисекунд разве позиционирование разницу почувствует, а для процесса не скажется. инерция.

Не буду спорить, но 100 мс - это очень много для Профибаса. Сейчас налаживаю станок, в нем по профибас подключено 6 устройств: 4 преобразователя и 2 датчика линейных перемещения. Сигналы линеек беру сразу из образа процесса, цикл меньше 20 мс.

[Михайло]

Автоматизатор, какие требования к синхронности предъявишь?

[Автоматизатор]

Данные для обмена представляют:
1 команды (включить/отключить)
2 скорость (согласование передачи заготовки между разными позициями)
3 состояние (запрет/разрешение, работа и пр.)
4 данные для АСУТП (код аварии, информация о расходе материалов и пр.)

Позиция заказчика:
1, 2, 3 - передавать по Profibus (размер данных 2-3 слова)
4 - передавать по Ethernet (размер данных 5-10 слов)

какие требования к синхронности?

не понял вопроса

[Михайло]

Какой период обновления данных требуется? Чтобы обеспечить синхронность работы оборудования.

[Ka3ax]

Вот структурная схема соединений

Структурная схема.jpg

На этот счет есть вебинар

Про это я прочитал в документации на коплер. А вот про "лайф бит, байт" - это я пропустил. Думал, что диагностика обмена между двумя сетями будет автоматом

имеется там и внутренняя диагностика, первый бит отвечает за нее.
но с битом, байтом я посчитал проще.
я так и не рализовал лайф байт.
хотел генерить случайное число, передавать его на вышепоставленный PLC(я со своей стороны обмен осуществлял), вышепоставленный
отвечал тем же числом, мой PLC сравнивал числа, отправленое и полученное. эту же процедуру и вышепоставленный PLC ведет, мой PLC
получает и возвращает число. двухсторонний лайфбит.
затем я решил не заморачиваться со случайным числом и решил просто сдвигать число каждый такт.
доделывали позже и другой, я посмотрю реализовали или нет, если да, то как. возможно еденицы с моих времен так и висит

Заказчик хочет Профибас, может для унификации с существующим оборудованием? Надо будет спросить для интереса.

у вас по схеме управление по профибасу, но не через коплер. коплерами сети соеденены.

Чтобы быть уверенными, что команды, сигналы разрешений, блокировки и пр. проходят за приемлемое время.

сам профибас быстрый, коплер медленный может быть, две секунды для него еще норма.
я когда делал все про него читал, поэтому встроенной диагностикой было решено не пользоваться, так как первое,
я так и не понял как ее юзать
и лайф бит по мнению, должен был быстрее быть. время отклика же еще можно контроллировать.

В том то и дело. Надо уже тормозить, а частотник все еще крутит.

частотник так же не может на беспредельно высокой частоте опроса работать. g120 это индустриальные ЧП, не позиционирование.
аварийный стоп предписано за 200 msec делать, категория отключения 1. по-моему так.

Сигналы линеек беру сразу из образа процесса, цикл меньше 20 мс.

на фазе выбора частотника был первый вариант, movie truck, movie drive, так вот саппорт отвечал, что максимальное время обработки запросов частотником 20 msec. то есть смысл меньше время делать нет.
запросите эту информацию у сименса

[Автоматизатор]

Какой период обновления данных требуется? Чтобы обеспечить синхронность работы оборудования.

Для смежных позиций сигналы включения/отключения транспорта. Думаю, что и 0,5 секунд подойдет. Может и больше.

[Автоматизатор]

У меня сейчас есть следующие вопросы, на которые надо ответить:
1 Каким образом производится соединение между двумя CPU S7-1200 по Ethernet (дополнительно: какой протокол используется ? какие многопортовые свичи требуются ? и пр.)
2 Каким образом контролируется обмен между сетями Profibus при использовании DP/DP Coupler ? (лайф бит, байт и пр.)
3 Какое время обмена можно получить ?

[Михайло]

Ну чем Профинет плох (полностью отказаться от Профибаса)? Если использовать новейшие CPU с версией прошивки v4.x и TIA Portal v13 SP1, то можно проект разделить на 4 части - каждый контроллер программировать отдельно (функция профинета i-Device).

Компендиум

[Автоматизатор]

Компендиум

Вот это компендиум! 300 страниц

[Михайло]

Ну там многое можно пропустить, используется больше как справочник.

S7-1200 в качестве DP/PN-каплера:
https://support.industry.siemens.com/cs ... 9&lc=ru-RU

[Ka3ax]

Ну чем Профинет плох (полностью отказаться от Профибаса)?

сименс во всю агитирует за профинет и топит профибас. мол только приемущества у профинета.
но оно так и будет, профинет это их детище.

функция профинета i-Device

в двух словах, что дает, какие приемущества в обмене информацией?

[Михайло]

вкратце: функция i-Device позволяет разделить огромную сеть Профинет на несколько отдельных проектов. Вы добавляете в свой проект устройство i-Device (это может быть контроллер другой установки, с которой Ваша установка взаимодействует через Профинет) и нет необходимости рисовать все соединения соседней установки. Насколько я понимаю, устройства i-Device автоматически обмениваются конфигурациями своих подсетей. Сименс гарантирует простую настройку и быстроту соединения между устройствами i-Device. PN/PN-каплеры больше не нужны, никаких заморочек роутингом. Буква "i" означает "интеллигентный".
При этом соседняя установка не обязательно может быть запрограммирована именно в ТИА Портале, но контроллер этой установки должен поддерживать Профинет и функцию i-Device.

Компендиум по функции на 44 страницы (I-Device in a standard environment (2,7 MB)):
https://support.industry.siemens.com/cs ... n&lc=ru-RU

[Михайло]

Тут еще написано, что i-device позволяет получать доступ к удаленным данным через привычную технику IO (обращения к входам I и выходам Q). На практике я сам это все, конечно, не пробовал.

Технология новая, поэтому 300-страничный компендиум CPU-to-CPU скорее всего успел устареть.

Нужно обратить внимание, что не всякое оборудование поддерживает i-device

The I-Device function is supported by the following modules:
- S7-300 (from V3.2)
- CP 343-1 (Adv.)
- S7-400 (from V6)
- CP 443-1 (Adv.)
- S7-1500
- S7-1200 (from V4)
- ET 200S/ET200SP/ET200pro CPU
- SIMOTION

[Автоматизатор]

i-device

вот это уже интересно. Надо будет поразбираться. На вскидку попробовал поставить галочку i-device в конфигурации - получилось.
Технология новая, надо пробовать. Придется приобретать CPU v4 для экспериментов. Да и SP1 на TIA v13 придется накатить, скорее всего.

[CHANt]

Часть данных по времени обмена не секретна:

Безымянный MM41.jpg

Безымянный MM4.jpg

Увы, по Синамиксам информации не нашел, но, думаю что не хуже чем у микромастеров. По профинету или по профибасу, думаю ничего не изменится и вот почему:
1) Используемый контроллер S7-1200 не имеет настроек выполнения ОВ1 в заданный отрезок времени. Т.е. для выполнения программы, имеющие четко оговоренные сроки выдачи управляющих команд, как минимум надо использовать ОВ прерываний. Либо другую более дорогую линейку контроллеров.
2) По аналогии с S7-300, посмотри в настройках цпу 1200 процент времени отведенный на коммуникации. В 300 его там можно было увеличить, уменьшить.
3) Подпрограммы обмена данными (если требуется жесткое время обмена), надо также тогда использовать в ОВ прерываний, чтобы не ждать пока выполнится ОВ1, который имеет плавающее время выполнения, так как его прерывают ОВ прерываний)))
4) В озвученное время реакции, что профибас, что профинет укладываются без проблем. А программу обмена между контроллерами писать надо будет ручками))) при любом виде сети, если не I-Device)))
Настройка коплера и пример обмена:

dpdpk_e.pdf

Ну и лично мое мнение, идея с коплерами тут лишняя. Профинет I/O справится. Профибас нужен когда расстояние более 100 метров, а оптика дороже чем RS-485, опять же на определенных расстояниях. )))

А, да -

Буква "i" означает "интеллигентный"

мне попадалось что - интеллектуальный!