製造業でのPROFINETの使用

高速、安全、およびエンドツーエンドの通信

PROFINETは、エンジニアリング時や稼働中、サービスまで継続して競争力を生み出します。このための主要要因の一つは、オープンなイーサネット規格が設計に対して、多様なデバイスの接続性やネットワークトポロジーなどの完全な自由度を提供する点です。それと同時に、フィールドレベルからクラウドまでの一貫性のあるエンドツーエンドの通信を実装できます。

革新的なマシンコンセプト

機械製造にPROFINETを使用すると、すべてのI/Oおよびイーサネット通信を1本のケーブルで、マシンの安全性を犠牲にすることなく、マシンアーキテクチャーとオートメーションをより柔軟かつ自由にに構築できます。

規格を通じたオープン性

確立された規格に基づくオープン通信

PROFINETを使用すると、統一規格(IEC 61158/61784)を用いて異なるメーカーの製品間でエンドツーエンドの通信を可能にするオープン規格に、マシンを利用することができます。

 

PROFINETは国際標準イーサネット(IEEE 802.3)およびIT世界の確立された規格に基づいており、TCP/IPを完全にサポートしています。つまり、パラメーター設定、構成、および診断データはTCP/IP経由で送信され、プロセスデータとアラームはリアルタイムチャンネルを使用して伝達されるのです。これは、1本のPROFINETケーブルによってリアルタイムで行われます。またPROFINETは、マシンをITネットワークまたはインターネットに接続するための費用効率の高い方法でもあり、リモートサービスの選択肢を提供します。さらに、PROFINETはイーサネットに100%基づいているため、標準イーサネットによる技術革新から自動的に恩恵を受けることができます。

 

メリットはまだあります。PROFINETを使用すると、産業用無線LAN(IWLAN)を用いてモバイルデバイスを自由に統合することもできます。

安全なマシンのためのPROFIsafeを採用したPROFINET

法律上の義務であっても賠償責任に関わる理由であっても、いずれにしてもマシンは機能安全への高まる要望を満たす必要があります。PROFINETは、フェールセーフ通信を保証するための特に効率的な方法です。つまり、プロセスデータと同じケーブルを用いて安全データが送信されるため、配線とメンテナンスのコストが大幅に軽減されます。特別なネットワークコンポーネントも不要です。フェールセーフ通信は、産業用無線LAN(IWLAN)を使用して達成することもできます。いずれの場合も、SIL3(Safety Integrity Level 3)品質の統合PROFIsafeプロトコルを使用して信号転送が確保されます。必要に応じて、マシンが必要な安全モード(Safe Torque Off(STO)やSafely Limited Speed(SLS)など)に自動的に切り替わります。これらのモードはすべてTÜV認証を取得しています。

 

シェアードデバイス機能も安全性をサポートしています。この機能を使用して、同じPROFINET I/Oデバイスへの標準制御アクセスとフェールセーフ制御アクセスの両方を許可できます。そうすれば、たとえば特定の安全性を重視しないアプリケーションにフェールセーフ機能を容易に統合できます。

設備へのマシンの容易な統合

機械製造にPROFINETを使用すると、マシンが他のマシンと途切れなく通信を行い、プラントに完全に統合することができ、マシンからのデータを企業レベルでも使用できるようになります。つまり、ライン全体を通じた柔軟性の向上、スループットの改善、生産性の強化を期待できます。

エンドツーエンドのマシン通信

エンドツーエンドのマシン通信

生産能力と品質をさらに向上できます。ただしそれは、マシンがシステム内の他のユニットと完全に通信できる場合に限られます。さまざまな製造元の製品間の通信にとって最適なPROFINETを使用すれば、マシンを既存のネットワークインフラストラクチャーに容易に統合できます。

 

PROFINETを用いたエンドツーエンドのマシン通信では、柔軟に調整または拡張できるマシン向けのモジュラー構造を使用して新しい市場需要に迅速に対応することもできます。具体的には、I-Device機能を使用して、複数のローカルコントローラを上位レベルコントローラに割り当てることができます。これにより、ローカルレベルでのコントローラが複数の周辺デバイスと通信ができます。上位レベルコントローラが周辺モジュール(共有デバイス)を共有することもでき、さらには個々の入出力(共有I/O)への読み取りアクセス権を保有することさえできます。このようなエンドツーエンドの通信が確保されると、変更を実装するのに必要な手間と時間を節約できます。

クラウドまでのマネジメントレベルへのエンドツーエンド接続

可用性、ステータス、設備稼働率:マシンからのデータも製造計画に関連します。そのため、マシンをMESレベルに接続できることが、顧客に提案するための重要な論拠になります。PROFINETはMES関連データとプロセスデータの両方を利用可能にするため、MESシステムとERPシステムをサポートします、と顧客に言うことができます。また、PROFINETを既存のインフラストラクチャーに完全に統合できます。ゲートウェイなしでマシンをプラントのITネットワークとインターネットに接続できます。つまり、マシンデータを管理するためのクラウドソリューションへのアクセスに関する条件さえもマシンが満たすのです。

市場投入までの時間の短縮

機械製造にPROFINETを使用すると、マシンのエンジニアリングコストを削減し、マシンを早めに市場に投入できるようになります。バリエーション管理、モジュラーアーキテクチャー、または構成/コミッショニング支援ツールのいずれを利用する場合であっても、PROFINETによりコストを削減し、マシンの市場投入までの時間を短縮することができます。

モジュラーマシンコンセプトの実現

モジュラーマシンコンセプトの実現

モジュラー設計コンセプトを使用して、顧客に特有の要件に合わせてマシンを迅速に調整する必要がありますか?PROFINETには、時間の面で大きな利点があります。つまり、ネットワークでオプションハンドリング機能を使用してステーション全体によるPROFINETネットワークの変更、拡張、または拡大を容易に行うことができます。しかも、追加のエンジニアリングコストは不要です。中央とローカルのオプションハンドリング機能を使用すれば、最大拡張レベルで個々のステーションを一度構成し、次に個々のマシンに対して適切な拡張レベルを選択することもできます。PROFINETネットワークでの自動アドレス調整によっても時間を節約できます。ターゲットIPアドレスが中央位置(たとえばCPU画面上)で与えられると、一般的に作成されたPROFINET I/OシステムがターゲットIPアドレス帯域に合わせて自動的に調整されます。

 

I-Device機能とシェアードデバイス機能を使用すると、よりモジュラーで柔軟な方法で(しかも手頃な価格で)マシンのオートメーションアーキテクチャーを作成することもできます。 I-Device機能を使用することで、ローカルコントローラがI/Oデバイスとして上位レベルコントローラと通信を行うことができます。一方、シェアードデバイス機能を使用することで、複数の上位レベルコントローラが、同時にこのローカルコントローラの特定のモジュールにアクセスできます。

 

独自の制御ソフトウェアを開発する場合、PROFINETドライバを使用すると、PROFINETアプリケーションを迅速に作成できます。また、パフォーマンス/柔軟性/コストの理由で標準的なPCに実装される個々のアプリケーションを簡単かつ確実にPROFINETにリンクすることもできます(使用しているオペレーティングシステムに関係なく)。PROFINETドライバは従来型のPCイーサネットインターフェースを使用するため、特別なハードウェアは不要です。

高速で簡単なコミッショニング

高速なコミッショニングにより、時間とコストを削減し、市場投入までの時間を短縮することができます。このような理由で、シーメンスは、無料のPCベースPRONETAソフトウェアツールを使用したマシン向けのPROFINETネットワークのコミッショニングを支援しています。

このツールはネットワークトポロジを自動的に読み込み、接続されているPROFINETデバイスをすべて表示します。これにより、PROFINETデバイスを素早く構成して、たとえばIPアドレスとデバイス名を適用することができます。次に、PROFINETネットワーク内のすべてのコンポーネントが正しく配線されているかどうかをPRONETA IOチェックを使用して適宜テストすることができます。このテストは、マシンが完全に組み立てられ制御システムがインストールされる前であっても可能です。

最大限のマシン性能

機械製造にPROFINETを使用すると、マシンが最大の精度と耐故障性を有しながら、最大限の性能に達します。高速データ交換、高いデータ速度、ジッターが最小限の決定論的通信、および追加の冗長化機構が、マシンによる卓越した性能と市場での成功の基礎となります。

高生産率

高生産率

PROFINETは、高生産率と高い製品品質の両方を達成する必要があるマシンにとって理想的な基盤を作り出します。PROFINETを使用すると、すべてのプロセスで、高速処理手順、再現可能な時間パラメーター、および最大精度を確保できます(マシン向けのローカルオートメーションを使用した場合でも)。PROFINETでは、これを実現するために、モーションコントロールアプリケーション向けのIRTテクノロジ(リアルタイム機能)を使用するだけでなく、ジッター精度が1 μs未満のサイクルシンクロニシティも使用します。PROFINETネットワークでは、タイムベースのI/Oアセンブリの使用も可能です。これで、追加の時間情報に基づいてマイクロ秒以内に現在値を記録したり、アクションを開始したりすることができます。これにより、コントローラの能力とは無関係に、最大マシン速度で製造プロセスにおける絶対的な精度が確保されます。 PROFINETを使用すると、測定データを非常に速く取得できるマシンを製造できます。これを可能にするのは、革新的なオーバーサンプリングテクノロジ、高いデータレート、そして効率的な転送プロトコルです。

最大限のマシン可用性

競争とコストの圧力に対処するには、最大限の可用性を備える高性能マシンが必要です。PROFINETを使用すると、追加の冗長ハードウェアがなくてもマシン可用性を高めることができます。メディアリダンダンシープロトコル(MRP)により、リングトポロジの形式の冗長化PROFINET通信が可能になります。両方で、外部ネットワークコンポーネントを使用し、統合されたPROFINETインターフェースを直接経由します。この方法では、個々のコンポーネントを巻き込む故障の影響を通信が受けることはありません。また、ネットワーク故障が発生した場合のトラブルシューティングが大幅に迅速化されるため、故障を早く修正できます。

持続可能なエネルギー効率

価格圧力とますます厳しくなる環境/エネルギー規制を背景として、マシンの性能は、エネルギー効率の観点においてもしっかりとした論拠を示せるようなレベルでなければなりません。PROFINETがここで重要な貢献を果たします。休憩中、週末、またはバッチの準備中にPROFIenergyを使用してマシンの電源を中央からオフに切り替えることができます(一時的に必要でない他の電気製品と一緒に)。これはエネルギー消費量の削減に役立ち、マシンを支持する有力な論拠をもたらします。

最適なマシンサービス

機械製造にPROFINETを使用すると、完璧なマシンサービスの基盤を築くことができます。それは、信頼できるデバイス/ネットワーク診断(現場と遠隔の両方)を含むだけでなく、メンテナンスのための時間/コスト/ダウンタイムも削減するサービスです。その結果、長期にわたってお客様に満足していただくことができます。さらにシーメンスは、お客様の資源の最適な使用を実現し、全体的コストを抑えつつ生産性/柔軟性/効率性を高めるために、マシンのライフサイクル全体を通じて製品/システム/アプリケーションのサービスでお客様をサポートいたします。

迅速な故障除去

迅速な故障除去

マシンの高可用性が顧客満足にとって極めて重要です。PROFINETを使用すると、マシンの最新ステータスを常に把握し、重大な損傷が発生する前に対策を講じることができます。PROFINETネットワークをインターネットに接続できるため、インターネット経由でSIMATIC TeleServiceソフトウェアを使用して、SCALANCE Mルーターによりマシンにアクセスし、イーサネットベースの機構(TCP/IP、UMTSなど)経由の世界規模の診断サービスを現場レベルまで保証することができます。

また、TIAポータルでエンドツーエンドのシステム診断によってPROFINETネットワークからの診断データとメッセージを調べることもできます。PROFINETデバイスを交換するために、エンジニアリングツールは不要です。関連するI/Oコントローラがトポロジ情報を使用して交換デバイスを認識し、正しい名前とアドレスを交換デバイスに自動的に割り当てます。これにより、デバイス交換プロセスが迅速化され、マシンのダウンタイムが短縮されます。ネットワーク品質は適正ですか?計画されたサイクルが守られていますか?このような質問には、Bus Analyzer Agentを使用してリアルタイムでオンライン分析を実行することで容易に答えることができます。

設計およびエンジニアリング

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PROFINETは、プラントエンジニアリングの複雑性を軽減し、プロセス全体の一元的なエンジニアリングを可能にします。これにより統合が大きく加速されます。さらに、最高レベルのフレキシビリティがシンプルな構築とプラント全体の改修を可能にします。プロセス段階に応じて、コンポーネントの追加や交換が可能で、あるいはプラント全体の設計を拡張することもできます。また、個々のプラントセクションを再利用することもできます。これらはすべて、設計およびエンジニアリングにおける効率性の向上に大きく貢献します。

オープン規格

オープン規格

PROFINETは、PROFINET規格(IEC 61158/61784)に基づき、さまざまメーカー製の製品の円滑な通信を容易にします。この規格は、特に明確な定義とデバイスのファストスタートアップ、PROFIenergy(エネルギー効率)、パラメータ設定、および診断などの有意義な機能に焦点を当てています。

拡張性

PROFIBUSに基づく既存のプラントセクションを含め、追加のネットワークコンポーネントを容易に統合できます。

バリエーション管理

PROFINETネットワークでは、非常に少ない作業でステーションの拡大や拡張が可能です。
オプションハンドリング機能を使い、ネットワーク性能を変更せずにステーション内のモジュール構成を拡張または調整することも可能です。

柔軟なトポロジー

PROFINETは、さまざまなトポロジーに柔軟に転送できます。ライン型、スター型、ツリー型の構造に加え、銅線、グラス光ファイバー、またはプラスチック光ファイバー製のケーブルを使用して、冗長化リング型や無線テクノロジーも使用可能です。もちろん、これらのネットワークの無線接続に産業用無線LANも統合できます。

コミッショニング

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プラントのコミッショニングにおける大きな課題の一つは、プロジェクトの開始から導入までのタイトな時間枠を守ることです。PROFINETを使用すると、たとえば、個々のプラントセクションのテスト、コミッショニング、妥当性確認を単独で実施できるため、時間を大幅に節約できます。このような部分的コミッショニングの実施は、導入の程度に応じて計画できます。PROFINETを使用すると、高速で柔軟なコミッショニングの恩恵を受けると同時に、コストも削減できます。

One cable for all purposes

1本のケーブルですべての目的に対応

PROFINETは、診断や安全、I/O、エネルギー効率、TCP/IPデータなどの必要なすべてのデータの送信および転送のための汎用的なネットワークです。
これに勝る効率性の向上はありません。

簡単な配線

PROFINETでは、色分けされた銅線とプラグが割り当てられているため、銅線や光ファイバーによる接続を現場で簡単に素早く組むことができます。信頼性の高いシールド接点やストレインリリーフ、銅線ケーブルでの十分なEMCシールドにより。システムのライフサイクル全体を通じてコストを削減できます。

デバイス/ネットワーク診断

特別なエンジニアリングなしで製品に統合されている標準的なWebブラウザーやWebサーバーを使用して診断情報に直接アクセスできます。無料のコミッショニングツールPRONETAが、すべての設定可能なコンポーネントの配線のI/Oチェックの役に立ちます。個別に事前にテストすることもできます。

操作およびメンテナンス

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プラントは、最大限の効率性と生産性を実現するために安定した動作が必要です。PROFINETは、この信頼性を大幅に改善し、一貫性のあるエンドツーエンドのシステム診断により、プラント全体を確実に監視できます。生産パラメーターを使用して、人とマシンの安全を守るデータセキュリティと安全統合を提供します。また、PROFINETはエネルギー効率も向上させます。標準化されたPROFIenergyプロファイルを使用すると、待機時間中にデバイスの電源をオフに切り替え、その後必要なタイミングで再び電源をオンにすることができます。

堅牢性/安定性

堅牢性/安定性

製品の堅牢性により、PROFINETはEMIが大きな問題となる領域でも問題なく使用できます。

高い伝送速度

PROFINETデバイスをさらに高い伝送速度のネットワークに統合することもできるため、投資を無駄にしません。

エネルギー効率

PROFIenergyを使用すると、待機時間中のPROFINETデバイスの電源オフや、測定値の記録、エネルギーおよび負荷管理のためのステータス情報などを利用できます。

オープン規格

PROFINETはオープンであるため、 標準的なイーサネット(IEEE 802.3)を使用して、リモートメンテナンスなどのためにセキュリティの高いVPN接続を経由してマシンやプラントにアクセスできます。セキュリティモジュールは、サイバースパイや偽装アクセスなどの不正なアクセスから固有の保護ファンクションを備えていないオートメーションセルやすべてのデバイスを保護します。

安全性

安全統合は、人、マシン、および環境の信頼性の高い保護を提供するため、増加の一途をたどる機能安全に対する要求を解決します。この機能は、エンジニアリング、コミッショニング、およびデバイスに直接統合され、無線テクノロジーのセキュリティも向上させます。

デバイス/ネットワーク診断

リモートアクセスを使用して、ネットワーク全体のモニタリングや一貫性のあるエンドツーエンドのシステム診断、およびセキュリティの高いリモートメンテナンスを実行できます。

ダウンロード、サポート、サービス

PROFINETに関する役に立つ情報

PROFINETに関する詳細なパンフレットやマニュアルをダウンロードします。サポートリンクからは、たとえば製品固有のFAQやマニュアル、製品ノート、テクニカルデータなどに移動できます。また、最新の専門知識を得たり、マシンの可用性を向上させるサービスを調べることもできます。

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