Što je ProfiNet: arhitektura, rad, vrste i njegove primjene

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Profinet tehnologiju je razvio i objavio PROFIBUS & PROFINET International početkom 2000. PROFINET je inovativno i otvoreno standardno industrijsko Ethernet rješenje koje se koristi za razmjenu podataka između kontrolera i uređaja u industrijska automatizacija . PROFINET koncept jednostavno zadovoljava sve zahtjeve tehnologije industrijske automatizacije korištenjem IT standarda kao što su TCP/IP & XML za komunikaciju, konfiguraciju i dijagnosticiranje terenskih uređaja/strojeva. Dakle, to je dobro prihvaćeno industrijsko Ethernet rješenje. Dakle, ovaj članak daje kratke informacije o Profibusu – rad s aplikacijama.


Što je Profinet?

PROFINET (process field Net) je industrijski komunikacijski standard temeljen na međunarodnim standardima koji su namijenjeni razmjeni podataka između uređaja i kontrolera u industrijskom upravljačkom sustavu. Ovdje su kontroleri PLC-ovi,  PAC-ovi ili DCS-ovi dok su uređaji vizualni sustavi, I/O blokovi, RFID čitači,  procesni instrumenti, pogoni, proxiji itd. Budući da je ovo otvoreni standard, toliko je proizvođača dizajniralo PROFINET proizvode poput PAC-ova, PLC-ovi, roboti, pogoni, IO-i, proxiji i dijagnostički alati.



Korištenjem ovog industrijskog komunikacijskog standarda, možemo povezati HMI, PLC , Distribuirani I/O, a senzor , drugačiji odašiljači , VFD i aktuatori na jednoj mreži. Profinet omogućuje brže vrijeme odziva pa prikupljanje podataka postaje još bolje.

Industrijski Profinet dostupan je sa zaštitom koja daje vrhunsku izvedbu u okruženju s električnim šumom. Za identifikaciju Profinet uređaja potrebno ga je definirati imenom uređaja s IP adresom. Svakom uređaju unutar mreže treba dodijeliti IP adresu za komunikaciju. Profinet se koristi kao udaljeni I/O sličan Profibus-DP-u za pružanje vrlo brze komunikacije.



U većoj mreži mrežni preklopnik koristi se za spajanje Profineta za jednostavnu distribuciju. Profinet uređaj se identificira preko valjanih IP adresa. Na primjer, ako profinet uređaj ima IP adresu 191.127.0.20 gdje prve tri znamenke uključuju informacije o mreži, a zadnja znamenka je broj uređaja.

ProfiNet arhitektura

PROFINET je komunikacijski protokol koji je uglavnom dizajniran za razmjenu podataka između kontrolera kao i uređaja unutar automatizirane postavke. Dakle, to je najraširenije industrijsko utemeljeno Ethernet rješenje. Kako je PROFINET otvoreni standard, brojni su proizvođači razvili različite proizvode PROFINET-a poput PLC-ova, robota, PAC-ova, proxyja, IO-a, dijagnostičkih alata, pogona itd.
PROFINET jednostavno definira cikličku i acikličku komunikaciju između različitih komponenti poput dijagnostike, alarma, funkcionalne sigurnosti i dodatnih informacija. Dakle, PROFINET koristi standardni Ethernet kao komunikacijski medij za povezivanje ovih komponenti.

PROFINET komponente u mreži povezane su Ethernet kabelima i to omogućuje koegzistiranje drugih Ethernet protokola u sličnoj infrastrukturi. Osim PROFINET-a, možete koristiti druge protokole temeljene na Ethernetu za balansiranje mreže kao što su SNMP, OPC UA, HTTP ili MQTT.
ProfiNet arhitektura temeljena na ISO/ OSI model prikazan je u nastavku. PROFINET živi na 7 slojeva ISO/OSI načina rada koji je aplikacijski sloj. Općenito, ovaj sedmoslojni ISO/OSI model jednostavno definira slojeve apstrakcije komunikacijskog sustava.

  Profinet arhitektura
Profinet arhitektura

ProfiNet radi

Industrijska automatizacija često treba brzu kao i determinističku komunikaciju što znači isporuku poruka točno kada se očekuju. Dakle, PROFINET bi trebao osigurati da se poruke isporučuju odgovarajućom brzinom i određenošću na temelju zadatka. Ali ne trebaju sve aplikacije slične performanse.

PROFINET isporučuje podatke korištenjem različitih komunikacijskih kanala kao što je prikazano u gornjoj arhitekturi kako bi se osigurala odgovarajuća izvedba poput TCP/IP ili UDP/IP, RT (PROFINET u stvarnom vremenu) IRT (Isochronous Real-Time) i TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET koristi TCP/IP inače UDP/IP komunikaciju, posebno za nekritične zadatke kao što je konfiguracija kao i parametrizacija. Zbog dodatne latencije i podrhtavanja povezanih s komunikacijom temeljenom na IP-u, ova tehnika nije prikladna za vremenski kritične zadatke.

PROFINET koristi RT kanal za dostavu podataka na vrlo brz i deterministički način za korištenje u vremenski kritičnim aplikacijama. PROFINET RT ispunjava potrebe većine vremenski kritičnih aplikacija. Dakle, ukupna izvedba uglavnom ovisi o dizajnu mreže, međutim, možete postići vremena ciklusa od 250 µs – 512 ms. Dakle, nije vam potrebna posebna konfiguracija ili hardver za korištenje mehanizma PROFINET-a u stvarnom vremenu jer su svi proizvodi PROFINET-a opremljeni ovim kapacitetom.

PROFINET IRT se koristi za povećanje performansi tako da smanjuje promjenjiva kašnjenja podataka povećanjem pravila koja se koriste za prebacivanje Ethernet prometa i stvaranjem posebnih pravila za promet PROFINET-a. Ovaj IRT je izboran i potreban samo u aplikacijama koje se temelje na visokim performansama kao što su tiskarske preše i strojevi za pakiranje.

Najnovija PROFINET specifikacija V2.4 pokreće četvrti komunikacijski kanal poput PROFINET-a preko TSN-a. Ovo je nova tehnologija koja se nalazi na sloju podatkovne veze u ISO/OSI modelu. To je skup standarda IEEE 802 koji se koristi za postavljanje Etherneta prema zadanim postavkama. Neki od IEEE standarda su; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB & IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNet vrste

Profineti su dostupni u dvije vrste na temelju kabela koji se koriste poput bakrenih kabela i optički kabeli.

Profinet bakreni kabel

Ovo je zeleni i 4-žilni oklopljeni kabel koji podržava do 100 Mbps Fast Ethernet na udaljenosti od 100 metara. Korištenjem ovog kabela ostvaruje se Full Duplex prijenos što znači da se podaci prenose u dva smjera istovremeno. Osim toga, za brzine prijenosa od 1 Gbps koriste se 8-žilni bakreni kabeli.

  ProfiNet bakreni kabel
ProfiNet bakreni kabel

PROFINET bakreni kabeli dostupni su u četiri tipa tip-A, tip-B, tip-R i tip-C.

  • Bakreni kabeli tipa A uglavnom se koriste za fiksne instalacije.
  • Bakreni kabeli tipa B koriste se tamo gdje je prisutno savijanje. Ove vrste kabela mogu izdržati vibracije ili povremene pokrete.
  • Bakreni kabeli Type-R koriste se u robotskim aplikacijama.
  • Bakreni kabeli tipa C koriste se u specijaliziranim aplikacijama i mogu se oduprijeti pokretima kao i dinamičnim okruženjima. Na primjer, rotacijski strojevi.
  • Tu su i drugi bakreni kabeli, kao što su vučni kabeli koji se koriste za pokretne dijelove, ukopani kabeli koji se koriste u podzemnim komunikacijama i kabeli koji usporavaju plamen i ne nagrizaju koji se koriste za zaštitu od požara.

Profinet optički kabeli

Ovi kabeli koriste dvije paralelne žice koje se koriste za izravno sklapanje konektora. Ove vrste kabela imaju brzine do 100 Mbit/s i također imaju full duplex komunikaciju.

  Optički kabel
Optički kabel

Ove vrste kabela pružaju mnoge prednosti kao što su oni mogu pokriti kilometre udaljenosti i pružaju potpunu električnu izolaciju između regija postrojenja. Osim toga, ovi kabeli su otporni na elektromagnetske smetnje. Ovi kabeli dostupni su u dvije vrste tipa B i tipa C gdje se kabeli tipa B koriste za fleksibilnu ili stacionarnu upotrebu, a kabeli tipa C koriste se za posebne primjene kao što su vibracije, trajno kretanje itd.

ProfiNet protiv Etherneta

The razlike između Profineta i Etherneta razmatraju se u nastavku.

Profinet

Ethernet

PROFINET je industrijsko Ethernet rješenje koje su razvili PROFIBUS & PI (PROFINET International). Ethernet je vrlo poznat mrežni komunikacijski medij koji se koristi za stvaranje mreža na globalnoj razini.
Koristi se za razmjenu podataka između uređaja i kontrolera. Koristi se za povezivanje čvorova u LAN-u.
PROFINET se nalazi na aplikacijskom sloju ISO/OSI modela jer je to aplikacija. Ethernet se nalazi na (fizičkom sloju i sloju podatkovne veze.
U usporedbi s Ethernetom, radi na vrlo velikim brzinama prijenosa. Njegova brzina prijenosa je mala.

ProfiNet protiv Profibusa

The razlike između Profineta i Profibusa razmatraju se u nastavku.

ProfiNet

Profibus

Profinet protokol je protokol na razini kontrolnog centra i na razini kontrolera. Profibus protokol je protokol na razini kontrolera.
Koristi topologiju sabirnice. Koristi token ring topologiju.
Radi na Ethernetu koji je stohastički sustav. Radi dalje RS485 koji je sabirnički sustav.
Kabel koji se koristi u ovom protokolu je zaštićeni kabel od 4 parice. Kabel koji se koristi u ovom protokolu je ekranizirani kabel s upredenom paricom.
Maksimalna duljina kabela između dva repetitora je 100 metara. Maksimalna duljina kabela između dva repetitora kreće se od 100 do 200 metara ovisno o korištenoj brzini prijenosa.
Profinet brzina je 1Gbit/sec ili 100Mbit/sec. Profibus brzina je 12Mbit/sec.
Ima podesiva vremena ciklusa za svaki uređaj. Ima fiksna vremena ciklusa za svaki uređaj.

Profinet konektor

Profinet konektori posebno su dizajnirani za završetke profinet kabela. Ovi konektori su vrlo popularni zbog svoje pristupačnosti i jednostavnog korištenja. Stoga su jednostavni za korištenje, brzo se povezuju, pružaju visoku učinkovitost, njihova struktura je kruta, otporna na udarce i ne zahtijeva održavanje.

ProfiNet topologija

U mrežnom dizajnu, fleksibilnost i izgled glavne su značajke PROFINET-a. Podržava približno neograničene mogućnosti kombiniranja kada se koriste sve tipične Ethernet topologije. Postoje različite temeljne PROFINET topologije, tako da je ispravan odabir topologije važan za dizajn PROFINET automatizacije. Nakon ovog dizajna, topologija se mora prilagoditi. Za postavljanje profinet topologije možda će biti potrebni dodatni prekidači. Dostupne su različite osnovne PROFINET topologije kao topologije zvijezda, stablo i linije.

Topologija zvijezde

Zvjezdasta topologija je prikladna za područja koja uključuju djelomičnu geografsku proteženost. Ova se topologija stvara automatski ako su brojni komunikacijski čvorovi povezani s općom sklopkom. Ako čvor jednog PROFINET-a zakaže ili se odvoji, tada će ostali čvorovi PROFINET-a raditi kontinuirano. Ali, ako srednji prekidač zakaže, komunikacija će biti prekinuta sa svim povezanim čvorovima.

  Topologija zvijezde
Topologija zvijezde

Topologija stabla

Topologija stabla formira se povezivanjem različitih zvjezdanih mreža u jednu mrežu. Funkcionalnu cjelinu čine dijelovi postrojenja automatizacije koji su spojeni u zvjezdišta. Dakle, oni su međusobno umreženi preko susjednih preklopnika. U zvjezdištu, jedan prekidač radi kao razdjelnik signala.

  Topologija stabla
Topologija stabla

Topologija linije

Topologija linije naširoko se koristi u postrojenjima za automatizaciju pokretnih traka, a također se koristi u primjenama malih strojeva. Uređaji PROFINET-a opremljeni su integriranim prekidačem koji pomaže u prepoznavanju topologija linija. Nakon što dođe do prekida linije kada se koriste topologije linije, tada se više ne može uspostaviti kontakt s uređajima raspoređenim nakon pokvarenog uređaja. Dakle, ovo se može izbjeći proširenjem linije na oblik prstena s protokolom zalihosti.

  Topologija linije
Topologija linije

Prednosti

The ProfiNet prednosti uključuju sljedeće.

  • PROFINET vam pruža najbolje načine za poboljšanje vaše produktivnosti uz četiri važne prednosti fleksibilnost, otvorenost, performanse i učinkovitost.
  • Visoka radna dostupnost i pouzdanost.
  • Dostupnost Transparentnih podataka.
  • Jednostavna i besprijekorna kombinacija uspostavljenih Fieldbus sustava preko pristupnika/proksija.
  • Ima smislene i detaljne dijagnostičke mogućnosti.
  • Korištenjem Profineta možemo izvršiti različite opcije topologije kao što su zvijezda, linija, prsten i stablo.
  • Nudi prepoznavanje topologije i dijagnostiku za brzo i stručno puštanje u rad mreže.
  • Funkcionalna sigurnost Profibusa izbjegava opasnosti zbog lažnog rada industrijskih strojeva

Prijave

The aplikacije ProfiNe t uključuju sljedeće.

  • PROFINET se koristi u različitim aplikacijama kao što su automatizacija procesa, proizvodnja, sigurnost i aplikacije za kontrolu izokronog kretanja.
  • PROFINET se koristi u svim područjima automatizacije.
  • Ovo je otvoreno industrijsko Ethernet rješenje temeljeno na međunarodnim standardima koji se koriste za razmjenu podataka između uređaja i kontrolera unutar postavke automatizacije.
  • Procesno polje Net koristi Siemens PLC.
  • PROFINET se koristi u različitim područjima za implementaciju rješenja automatizacije kao što su automatizacija procesa, automatizacija zgrada i automatizacija tvornica.
  • PROFINET se koristi preko industrijskog Etherneta za podatkovnu komunikaciju.
  • Općenito se koristi u procesu automatizacije za promjenu i kontrolu medija poput tekućina i plinova.
  • Oni se također koriste u različitim područjima kao što su opskrba gorivim plinom, automatizacija i kontrola za otpadne vode ili pročišćavanje vode.
  • Koristi se za preradu biljaka u industriji pića, mljekarama i za proizvodnju hrane.
  • Primjenjiv je u širokom rasponu industrija kao što su plin, automobilska industrija, nafta, logistika i mnoge druge.

Dakle, ovo je sve o tome pregled Profineta tehnologija – rad s aplikacijama. Ovo je najvažniji industrijski Ethernet standard na tržištu. Ovo je tehnologija usmjerena na budućnost i uspostavljena na globalnoj razini koju podržava nekoliko dobavljača proizvoda za osiguranje zaštite ulaganja i dugoročne dostupnosti. Evo pitanja za vas, što je Profibus?