PROFINET ( Process Field Net work ) este un standard industrial deschis pentru automatizare de la asociația Ethernet PROFIBUS & PROFINET International (PI). PROFINET utilizează standarde TCP/IP și IT și Ethernet în timp real .
Conceptul PROFINET este modular, astfel încât utilizatorii pot alege să pună în cascadă funcțiile ei înșiși. Ele diferă semnificativ în funcție de tipul de comunicare pentru a îndeplini unele dintre cerințele de viteză foarte mare.
În PROFINET, există două perspective PROFINET CBA și PROFINET IO. PROFINET CBA este potrivit pentru comunicații bazate pe componente prin TCP/IP și PROFINET IO este utilizat pentru comunicarea în timp real cu cerințele sistemelor de inginerie modulare. Ambele opțiuni de comunicare pot fi utilizate în paralel.
PROFINET IO a fost proiectat pentru comunicare în timp real (RT) și în timp real izocron (IRT) cu I/O descentralizate. Denumirile RT și IRT descriu pur și simplu proprietățile în timp real pentru comunicare în PROFINET IO.
PROFINET CBA și PROFINET IO pot comunica în același timp pe aceeași magistrală de sistem. Acestea pot funcționa individual sau în combinație, astfel încât subsistemul PROFINET I/O să apară ca un sistem PROFINET CBA din punctul de vedere al sistemului.
Pentru a realiza aceste funcții, sunt definite trei protocoale la niveluri diferite:
Protocoalele PROFINET pot fi înregistrate și afișate folosind un instrument de analiză a rețelei Ethernet, cum ar fi Wireshark . Topologia poate fi afișată folosind instrumente de analiză precum TH Scope.
Sistemul PROFINET CBA este format din diverse componente de automatizare. O singură componentă acoperă toate variabilele mecanice, electrice și IT. Componenta poate fi creată folosind instrumente de programare standard. O componentă este descrisă folosind un PROFINET Component Description (PCD), un fișier XML. Instrumentul de planificare încarcă aceste descrieri și activează relațiile logice dintre componentele individuale care vor fi create pentru a finaliza instalarea.
Acest model a fost puternic inspirat de standardul IEC 61499.
Ideea principală a CBA este că întregul sistem de automatizare poate fi împărțit în subsisteme de operare autonome. Structura și funcțiile pot fi identice sau ușor modificate în mai multe sisteme. Fiecare componentă este de obicei controlată de un număr variabil de semnale de intrare. În cadrul componentei, programul de control îndeplinește funcțiile necesare și trimite ieșirile corespunzătoare celuilalt controler. Ingineria asociată este independentă de producătorul echipamentului. Comunicarea între sistemele componente este doar configurabilă și nu necesită programare. Comunicarea folosind PROFINET CBA (non real time) este potrivită pentru magistralele cu un ciclu de interogare de aproximativ 50 ... 100 ms. Un canal RT care rulează în paralel oferă un timp de ciclu comparabil cu PROFINET IO (câțiva ms).
PROFINET IO implementează interfețe pentru dispozitive periferice. Definește o conexiune la o zonă conectată la periferice. Baza acestui sistem stă în ideea de cascadă în timp real. PROFINET IO definește întreaga comunicare între controlere ( master ) și dispozitive ( slave ), precum și parametrii de configurare și diagnosticare. PROFINET IO este conceput pentru a face schimb rapid de date între zona dispozitivelor Ethernet și pentru a sprijini un model furnizor-consumator. Dispozitivele situate în zona slave a unei linii PROFIBUS pot fi integrate în sistemele PROFINET IO fără niciun efort, precum și într-un IO-Proxy (reprezentant al magistralei sistemului slave). Dezvoltatorul dispozitivului poate implementa PROFINET IO cu orice controlere Ethernet disponibile comercial. Acest lucru este potrivit pentru comunicarea cu autobuzele cu un ciclu de câțiva ms. Configurația sistemului IO a fost păstrată aproape identică cu sistemul „look and feel” PROFIBUS. PROFINET IO conține întotdeauna conceptul în timp real. Sistemul PROFINET IO constă din următoarele dispozitive:
- Controler I/O care gestionează sarcinile de automatizare.
- Dispozitivele I/O, care sunt o zonă de dispozitiv, sunt controlate și controlate de controlerul I/O. Un dispozitiv I/O poate consta din mai multe module și module auxiliare.
- Software bazat pe manager I/O, bazat pe PC pentru setarea parametrilor și diagnosticarea dispozitivelor I/O individuale.
Relația de aplicație (AR) este stabilită între controlerul I/O și dispozitivele I/O. Aceste AR sunt utilizate pentru a defini Relații de Comunicare (CR) cu diferite caracteristici pentru transferul parametrilor, schimbul ciclic de date și gestionarea alarmelor.
Caracteristicile unui dispozitiv I/O sunt descrise de producătorul dispozitivului în Descrierea generală a stației (fișier GSD). Limbajul folosit în acest scop GSDML (GSD Markup Language) este un limbaj bazat pe XML. Fișierul GSD oferă un ghid software cu elementele de bază pentru planificarea configurației unui sistem PROFINET IO.
Fiecare modul dintr-o rețea PROFINET are trei adrese:
Deoarece PROFINET utilizează TCP/IP, sunt utilizate adrese MAC și adrese IP . Adresa MAC se schimbă atunci când dispozitivul este înlocuit. O adresă IP este un tip de adresare dinamică. Numele dispozitivului este folosit pentru adresarea permanentă.
Pentru a atribui automat o adresă IP, o mască de subrețea și un gateway implicit, sunt definite două metode:
În PROFINET IO, datele de procesare și de alarmă sunt întotdeauna transmise în timp real (RT). Modul în timp real din PROFINET se bazează pe definițiile IEEE și IEC, care permit doar o perioadă limitată de timp pentru ca serviciile RT să ruleze într-un ciclu de magistrală. Comunicarea RT este baza pentru comunicare pentru PROFINET IO. Datele în timp real sunt procesate cu prioritate mai mare decât datele TCP (UDP) / IP. RT oferă baza pentru comunicare în timp real în domeniul I/O distribuite și pentru modelul de componente PROFINET (PROFINET CBA). Acest tip de comunicare permite circulația magistralei în intervalul de câteva sute de microsecunde.
Comunicarea izocronă cu PROFINET este definită de conceptul de timp real izocron (IRT). În dispozitivele cu funcționalitate IRT, porturile de comutare sunt integrate direct în dispozitivul industrial. De exemplu, poate fi bazat pe controlere Ethernet ERTEC 400/200. Durata ciclurilor de schimb de date, de regulă, este în intervalul de la câteva sute de microsecunde la câteva milisecunde. Caracteristica comunicării în timp real este în esență un grad ridicat de determinism, astfel încât începutul unui ciclu de magistrală este menținut cu o precizie ridicată. Începutul unui ciclu de schimb de magistrală poate devia cu cel mult 1 µs (jitter). IRT-ul este necesar, de exemplu, pentru aplicațiile de control al mișcării (procese de control al poziționării).
Profilurile sunt configurații predefinite ale funcțiilor și caracteristicilor disponibile prin PROFINET pentru utilizare în anumite dispozitive sau aplicații. Acestea sunt dezvoltate de grupurile de lucru PI (PROFINET International) și publicate de PI. Profilurile sunt esențiale pentru deschidere, interoperabilitate și interschimbabilitate, astfel încât utilizatorul final să poată fi sigur că echipamentele similare de la diferiți furnizori funcționează într-un mod standardizat. În acest fel, utilizatorul permite dezvoltarea concurenței, ceea ce obligă furnizorii să crească productivitatea și să reducă costurile.
Există și profiluri PROFINET, de exemplu pentru encodere. Alte profiluri sunt dezvoltate pentru controlul conducerii (PROFIdrive) și pentru siguranța funcțională (PROFIsafe). Există și profile speciale pentru trenuri.
Un alt exemplu de profil este PROFIenergy, care include servicii de monitorizare a consumului de energie în timp real. A fost propus în 2009 de grupul AIDA de producători auto germani (Audi, BMW, Mercedes, Porsche și VW) care doreau o modalitate standardizată de a gestiona activ consumul de energie în fabricile lor. Acest profil vizează dispozitive și subsisteme cu consum mare de energie, cum ar fi roboți, lasere și chiar linii de vopsea, care pot ajuta la reducerea costurilor cu energia din fabrică prin comutarea inteligentă a dispozitivelor în moduri „sleep” în timpul pauzelor de producție, așa cum era anticipat (de exemplu, în weekend și închideri simple), precum și ca neprevăzut (de exemplu, accidente).
Dezvoltare: Datorită suportului interfeței instrumentului Calling, fiecare producător de dispozitive periferice poate implementa orice software suportat de TCI și poate selecta parametrii și diagnosticarea zonei instrumentului fără a părăsi programul.
Recunoașterea și înlocuirea dispozitivelor fără contact: Toate dispozitivele din zona PROFINET își detectează vecinii. Acest lucru permite înlocuirea dispozitivelor fără instrumente suplimentare și cunoștințe anterioare în cazul unei defecțiuni. Citind aceste informații, topologia sistemului poate fi vizualizată.
Parametrii serverului: datele personalizate pot fi descărcate de orice producător (de exemplu, prin TCI) și convertite automat în parametri de server. Repornirea este, de asemenea, efectuată automat atunci când dispozitivul este înlocuit.
Determinism: PROFINET acceptă trafic determinist, de exemplu pentru sarcini de control foarte precise. Redundanță: Conceptul de redundanță este definit în PROFINET și crește semnificativ disponibilitatea sistemului. Are toate proprietățile unei rețele ProfiBus
PROFINET este definit de PROFIBUS & PROFINET International (PI) și susținut de Clubul INTERBUS și, din 2003, face parte din standardele IEC 61158 și IEC 61784.
| Rețele industriale | |
|---|---|
| Autobuze de sistem de control | |
| Periferice distribuite | |
| Tehnologia conducerii |
|
| Dispozitive de câmp |
|
| Automatizarea clădirilor | |