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Echtzeit-Ethernet-Kommunikation

Profinet - von der Industrie in die Windenergie

10. Oktober 2013, 10:06 Uhr | Philipp Dauer, Phoenix Contact Electronics

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Einfache Errichtung und Betreibung des Netzwerks

Die Integration von Profinet-Geräten in die flexible Netzwerk-Topologie erfolgt durch die Einbindung von XML-basierten PCD-Files (Profinet Component Description), die vom Hersteller mitgeliefert und anschließend im Netzwerk über eine Namenszuweisung und Taufe eindeutig identifiziert werden. Einfacher ausgedrückt bedeutet dies, dass die Profinet-Hardware aus einem Produktkatalog ausgewählt wird, der die XML-Files umfasst. Dann zieht der Anwender die Geräte in der Engineering-Umgebung »PC Worx« von Phoenix Contact per Drag & Drop in den Busaufbau. Nach der Vergabe eines Namens für jede Profinet-Komponente werden die I/O-Daten den zugehörigen Prozessdaten zugeordnet. Mehr ist nicht zu tun. Das Produkt-Portfolio von Phoenix Contact umfasst die nötige Hardware und das entsprechende Software-Paket, um ein solches Netzwerk zu errichten und zu betreiben. Via Profisafe-Protokoll lassen sich auch sicherheitsrelevante Daten weiterleiten, um die auf der Maschinenrichtlinie beruhenden Funktionen und Anforderungen kommunikationstechnisch abbilden zu können.

Alle Profinet-fähigen Steuerungen von Phoenix Contact umfassen neben dem Profinet-RT-Controller eine Profinet-RT-Device-Schnittstelle. Auf diese Weise können die Steuerungen der einzelnen WEA gleichzeitig mit den in der Anlage verbauten I/O-Modulen und mit dem WFM (Wind Farm Management) des Windparks in Echtzeit kommunizieren. Das I/O-Abbild lässt sich mit dem Profinet-Device synchronisieren und ist daher immer aktuell und konsistent. Die Remote Field Controller (RFC) der 400er-Leistungsklasse bieten dazu zwei getrennte LAN-Schnittstellen, wobei eine der Schnittstellen in der Windenergieanlage als Profinet-Master (WEA) und die zweite als Profinet-Device (Windpark-Netzwerk) fungiert.

Zuverlässige Diagnose über die bekannten Tools

Erste Windparks mit der beschriebenen Lösung sind bereits in Betrieb. Die überlagerte Steuerung (WFM) nutzt ihre Profinet-Device-Schnittstelle hier nicht. Das aktive Netzwerk-Interface wird vielmehr zur Ankopplung an das Energieversorgungs-Unternehmen (EVU) verwendet. Für diese Aufgabe hat Phoenix Contact auf Basis der Web-Services für die Remote Field Controller einen IEC-61400-25-Server entwickelt. Profinet bietet aber auch in puncto Diagnose und Wartung Vorteile. Durch Nutzung des IT-Standards SNMP (Simple Network Management Protocol) erlaubt das Protokoll eine sichere Diagnose mittels der bekannten Tools und eines Internet-Browsers - auch aus der Ferne via VPN-Tunnel (Virtual Private Network). Muss ein Teilnehmer des Profinet-Netzwerks ausgetauscht werden, ist dies ohne weiteren Engineering-Aufwand möglich, weil Profinet LLDP (Link Layer Discovery Protocol) unterstützt. Die defekte Hardware ist lediglich gegen ein neues, funktionsfähiges Gerät auszuwechseln, denn das System konfiguriert sich beim Starten selbst und vergibt die IP-Adressen automatisch über den LLDP-Mechanismus. Darüber hinaus lässt sich die Netzwerkstruktur detailliert diagnostizieren, so dass potentielle Stör- und Fehlerquellen schnell und kostengünstig identifiziert werden (Bild 2).

Breites Produktportfolio

Das Profinet-Protokoll hat sich in der Industrie verbreitet und wird von vielen Herstellern in eigene Geräte implementiert. Genauso erfüllt es die Automatisierungs-Anforderungen von WEA. Phoenix Contact bietet deshalb ein breites Produkt-Portfolio, um eine stabile Profinet-Kommunikation innerhalb und außerhalb der WEA zu ermöglichen. Hierzu gehört die nötige Peripherie von der Steuerung über Switches bis zu Buskopplern. Ergänzt wird das Leistungsspektrum von einem umfassenden Support, der auch die Erarbeitung eines durchgängigen Kommunikationskonzepts auf Basis von Profinet umfasst.