Energiemanagement-Systeme mit Profinet-Kommunikationsmodulen realisieren

Energie ist und bleibt ein Thema. Daher wollen Automobilhersteller mit der Green Automation Initiative den Energieverbrauch ihrer Fertigungsanlagen optimieren. Profinet - bevorzugter Standard der Automobilisten - soll hierbei für ein anlagenweites Energiemanagement genutzt werden. Zur Integration von Automatisierungsgeräten in moderne Energiemanagement-Systeme wie Profienergy stehen Geräteherstellern und Systemintegratoren jetzt einbaufertige Lösungen zur Verfügung.

Die in der AIDA (Automatisierungsinitiative deutscher Automobilhersteller) zusammengeschlossenen deutschen Automobilhersteller Audi, BMW, Daimler und VW setzen bei Neuanlagen meist auf Profinet als Netzwerkstandard für die Automatisierung von Fertigungsanlagen. In einem zweiten Schritt soll Profinet jetzt auch für das anlagenweite Energiemanagement genutzt werden - dazu notwendige Festlegungen wurden im Profi­energy-Profil definiert. Zulieferer sind nun aufgefordert, ihre Automatisierungsgeräte mit einer Profinet-Schnittstelle auszustatten, die auch die Profi­energy-Funktionen für das herstellerübergreifende Energiemanagement unterstützt.
Ziel der Initiative Green Automation ist es, den Energieverbrauch der Fertigungsanlagen zu optimieren und Einsparpotentiale in den Pausen und Stillstandzeiten auszuschöpfen. Die Integration der Energiemanagement-Funktionen in die SPS-Steuerungen und die Übertragung der Steuerkommandos über das herstellerübergreifende Profinet-Netzwerk ermöglichen es, die energiefressende Leistungselektronik der einzelnen Automatisierungsgeräte koordiniert und automatisiert ein- und auszuschalten. Voraussetzung ­ dafür ist, dass alle Automatisierungsgeräte über eine Profinet-Kommunikationsschnittstelle verfügen, die den AIDA-Anforderungen entspricht. Die wichtigsten Anforderungen sind mindestens Conformance Class B, Unterstützung für Profienergy und Netzwerkmanagement, Redundanz mit dem MRP-Protokoll, Fast Startup sowie ein integrierter 2-Port-Echtzeit-Switch.
Die Realisierung einer AIDA-konformen Profinet-Geräteschnittstelle in Eigenregie ist sehr aufwändig und nur dann zu empfehlen, wenn die Profinet-Schnittstelle die Kernfunktion des Automatisierungsgerätes bildet.

In allen anderen Fällen ist es sinnvoll, auf Profinet-Basistechnologie-Komponenten zurückzugreifen.

Der einfache Weg zur Profinet-Schnittstelle

Für die Realisierung einer integrierten Profinet-Schnittstelle bietet HMS einbaufertige Kommunikationsmodule, die das gesamte Profinet-Protokoll selbständig - ohne Belastung des Geräteprozessors - abwickeln. Auf dem Modul befinden sich alle Hardware-Komponenten der Profinet-Schnittstelle einschließlich integriertem 2-Port-Switch. Die Entwicklung reduziert sich auf die Anbindung des Moduls an die Geräteelektronik, die über eine serielle oder parallele DualPort­Ram-Schnittstelle erfolgt. Anybus-Kommunikationsmodule kommen typischerweise in intelligenten Automatisierungsgeräten wie Schweißsteuerungen, Schraub- und Klebesteuerungen, Ritz- und Prägesteuerungen sowie in Antrieben, Messgeräten und Waagen zum Einsatz.
Die modulare Anybus-Lösung zeichnet sich durch geringe Entwicklungskosten und Entwicklungszeiten von nur zwei Wochen aus. Ein weiterer Vorteil ist, dass neben Profinet auch funktionskompatible Module für fast alle anderen Industrial-Ethernet-Varianten und Feldbusse zur Verfügung stehen. Alle Module haben eine einheitliche Hard- und Software-Schnittstelle, sodass die Geräte-Software weitgehend unabhängig vom jeweils eingesetzten Bussystem realisiert werden kann. Einbaufertige Anybus-Kommunikationsmodule vereinfachen die Realisierung einer Profinet-IO-Geräteschnittstelle, sparen bis zu 70 % der Entwicklungskosten ein und verkürzen die Time-to Market.
Der Profienergy-Server ist in der Firmware des Anybus-CC-Kommunikationsmoduls für Profinet implementiert. Das einbaufertige Modul arbeitet im Profinet-Netzwerk als Profinet-IO-Device der Konformitätsklasse B. Der im Modul integrierte Profilserver wickelt Profi­energy-Befehle und Parameter ab und hat eine standardisierte Hard- und Software-Schnittstelle zur Elektronik des Automatisierungsgeräts.

Module, Funktionen, Austauschbarkeit

HMS Industrial Networks bietet mit seinen einbaufertigen Profinet-Kommunikationsmodulen allen Automatisierungsgeräteherstellern eine fertige Lösung, die den Anforderungen der Automobilhersteller entspricht. Je nach Modulfamilie realisiert das Kommunikationsmodul ein vollständiges Profinet-IO-Gerät gemäß Konformitätsklasse B oder C. Es bietet eine Reihe von Komfortfunktionen wie z. B. Netzwerkmanagement (SNMP) für eine bessere Diagnose oder Topologieerkennung (LLDP) für die einfache Instandhaltung und schnelle Inbetriebnahme komplexerer Applikationen. Zusätzlich verfügt das 2-Port-Modul über einen integrierten Web- und FTP-Server, einen E-Mail-Client sowie ein voll funktionsfähiges TCP/IP Socket Interface.
Das Profinet-Modul mit integriertem Profi­energy-Profilserver ist das jüngste Mitglied der Anybus-CC-Modulfamilie, die Kommunikationsschnittstellen für alle wichtigen Feldbusse und Industrial-Ethernet-Varianten wie Profibus, DeviceNet, CC-Link, CAN­open, EtherNet/IP und Modbus-TCP enthält. Alle Anybus-Module bieten geräteseitig eine standardisierte Hardware- und Software-Schnittstelle und sind so einfach untereinander austauschbar.

Externer Anschluss: Über Konverter zu Profinet

Der Einsatz eines externen Protokollkonverters bietet sich immer dann an, wenn das Feldgerät über eine serielle Schnittstelle verfügt und die Profinet-Anbindung (noch) nicht zum Standard-Funktionsumfang des Gerätes gehört. Protokollkonverter werden an der seriellen Schnittstelle des Feldgerätes angeschlossen und setzen deren spezifisches Protokoll auf Profinet um. Intelligente Protokollkonverter, wie der Anybus Communicator von HMS, können mit einem Konfigurator an das serielle Protokoll des Feldgerätes angepasst werden. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass weder Hardware noch Software des Feldgerätes verändert werden müssen. Die Lösung ist nach einer einmaligen Konfigurationsphase sofort einsatzfähig und es fallen keine Entwicklungsaufwendungen an. Auch mit dem Communicator lässt sich eine Profi­energy-konforme Profinet-Schnittstelle realisieren. Das Profil wird in diesem Fall über die integrierte Java-Programmierschnittstelle realisiert.

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