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Profinet IO – Gerätemodell

Zum leichteren Verständnis der Prozessdatenadressierung in einem Profinet-IO-Feldgerät ist eine Übersicht über die Gerätemodellierung und damit der Adressierung von I/O-Daten in einer Automatisierungsanlage notwendig. Bei den Feldgeräten unterscheidet man:

  • Kompakte Feldgeräte: Der Ausbaugrad ist im Auslieferzustand bereits festgelegt und kann für unterschiedliche Bedürfnisse nicht verändert werden.
  • Modulare Feldgeräte: Der Ausbaugrad kann für unterschiedliche Anwendungen beim Projektieren der Anlage individuell an den Einsatzfall angepasst werden.

Alle Feldgeräte sind in ihren technischen und funktionellen Möglichkeiten in einer vom Feldgeräteentwickler zu erstellenden GSD-Datei (General Station Description) beschrieben. In ihr ist u.a. das Gerätemodell repräsentiert, das durch den DAP (Device Access Point) und den definierten Modulen für eine bestimmte Gerätefamilie abgebildet ist. Ein DAP ist sozusagen die Busanschaltung (der Zugangspunkt für die Kommunikation) zur Ethernet-Schnittstelle und dem Verarbeitungsprogramm. Der DAP ist in der GSD-Datei mit seinen Eigenschaften und Möglichkeiten definiert. Ihm kann eine Vielzahl von Peripheriebaugruppen zugeordnet werden, um den eigentlichen Prozessdatenverkehr zu bewerkstelligen.

Das bewährte Gerätemodell von Profibus wurde für Profinet IO weitgehend übernommen und an die Anforderungen der Endanwender angepasst. Daraus resultiert bei Profinet IO eine weitere Schachtelungstiefe (Slot und Subslot).

Busanschlüsse


Adressierung der I/O-Daten

Der Slot kennzeichnet den physikalischen Steckplatz einer Peripheriebaugruppe in einem modularen I/O-Feldgerät in dem ein in der GSD-Datei beschriebenes Modul platziert wird. Anhand der unterschiedlichen Slots werden die projektierten Module adressiert, die einen oder mehrere Subslots (die eigentlichen I/O-Daten) für den Datenaustausch enthalten.

Innerhalb eines Slots bilden die Subslots die eigentliche Schnittstelle zum Prozess (Ein-/Ausgänge). Die Granularität eines Subslots (bit-, byte-, wortweise Aufteilung der I/O-Daten) bestimmt der Hersteller. Der Dateninhalt eines Subslots wird immer durch eine Statusinformation begleitet, aus der die Gültigkeit der Daten abgeleitet werden kann.

Der Index spezifiziert die Daten innerhalb eines Slots/Subslots, die azyklisch über Read-/Write-Services gelesen oder geschrieben werden können. Anhand eines Index können beispielsweise Parameter an eine Baugruppe geschrieben oder herstellerspezifische Baugruppendaten ausgelesen werden.

Wie viele Slots/Subslots ein IO-Device bearbeiten kann, legt der Hersteller bei den Definitionen in der GSD-Datei fest. Die Adressierung der zyklischen I/O-Daten erfolgt durch die Angabe der Slot/Subslot-Kombination. Diese kann vom Hersteller frei definiert werden.

Beim azyklischen Datenverkehr über Read-, Write-Services kann eine Anwendung die zu adressierenden Daten mit Slot, Subslot genau spezifizieren. Für den bedarfsorientierten Datenaustausch kommt die dritte Adressierungsebene, der Index hinzu. Der Index definiert dabei die Funktion, die über die Slot-/Subslot-Kombination ausgelöst werden soll (z.B. Lesen der Eingabedaten eines Subslots, Lesen der I&M-Funktionen, Lesen der Ist-/Sollkonfiguration, ...)

Application Process Identifier (API)

Damit es bei der Definition von Anwenderprofilen (wie z.B. bei PROFIdrive, Wiegen und Dosieren, ...) nicht zu konkurrierenden Zugriffen kommen kann, ist es sinnvoll, neben den Slots und Subslots eine weitere Adressierungsebene zu definieren, das API (Application Process Identifier/Instance). Durch diesen Freiheitsgrad ist es möglich, unterschiedliche Applikationen auch separat zu behandeln, um die Überschneidung von Datenbereichen (Slots und Subslots) zu verhindern.