Profinet tehnoloģiju izstrādāja un publicēja PROFIBUSS & PROFINET International 2000. gada sākumā. PROFINET ir novatorisks un atvērta standarta industriālais Ethernet risinājums, ko izmanto datu apmaiņai starp kontrolieriem un ierīcēm rūpnieciskā automatizācija . PROFINET koncepcija vienkārši apmierina visas rūpnieciskās automatizācijas tehnoloģiju prasības, izmantojot IT standartus, piemēram, TCP/IP un XML, lai sazinātos, konfigurētu un diagnosticētu lauka ierīces/iekārtas. Tātad, tas ir labi pieņemts Industrial Ethernet risinājums. Tātad, šajā rakstā ir sniegta īsa informācija par Profibus – darbu ar lietojumprogrammām.
Kas ir Profinet?
PROFINET (process field Net) ir uz starptautiskiem standartiem balstīts rūpnieciskās komunikācijas standarts, kas paredzēts datu apmaiņai starp ierīcēm un kontrolieriem rūpnieciskās vadības sistēmā. Šeit kontrolieri ir PLC, PAC vai DCS, savukārt ierīces ir redzes sistēmas, I/O bloki, RFID lasītāji, procesu instrumenti, diskdziņi, starpniekserveri utt. Tā kā šis ir atvērts standarts, daudzi ražotāji ir izstrādājuši PROFINET produktus, piemēram, PAC, PLC, roboti, diskdziņi, IO, starpniekserveri un diagnostikas rīki.
Izmantojot šo rūpniecisko sakaru standartu, mēs varam savienot HMI, PLC , Sadalītā I/O, a sensors , savādāk raidītāji , VFD un izpildmehānismi vienā tīklā. Profinet nodrošina ātrāku reakcijas laiku, tādējādi datu vākšana kļūst vēl labāka.
Industrial Profinet ir pieejams ar ekranējumu, kas nodrošina izcilu veiktspēju elektriski trokšņainā vidē. Lai identificētu Profinet ierīces, tas jādefinē pēc ierīces nosaukuma ar IP adresi. Katrai tīklā esošajai ierīcei saziņai ir jāpiešķir pēc IP adreses. Profinet tiek izmantots kā attālais I/O, kas līdzīgs Profibus-DP, lai nodrošinātu ļoti ātru saziņas ātrumu.
Lielākā tīklā Profinet savienošanai tiek izmantots tīkla slēdzis vienkāršai izplatīšanai. Profinet ierīce tiek identificēta, izmantojot derīgas IP adreses. Piemēram, ja profinet ierīcei ir 191.127.0.20 IP adrese, kuras pirmie trīs cipari ietver tīkla informāciju, bet pēdējais cipars ir ierīces numurs.
ProfiNet arhitektūra
PROFINET ir sakaru protokols, kas galvenokārt paredzēts datu apmaiņai starp kontrolieriem, kā arī ierīcēm automatizācijas iestatījumos. Tātad tas ir visplašāk izmantotais industriālais Ethernet risinājums. Tā kā PROFINET ir atvērts standarts, tad vairāki ražotāji ir izstrādājuši dažādus PROFINET produktus, piemēram, PLC, robotus, PAC, starpniekserverus, IO, diagnostikas rīkus, diskus utt.
PROFINET vienkārši definē ciklisku un aciklisku saziņu starp dažādiem komponentiem, piemēram, diagnostiku, trauksmes signāliem, funkcionālo drošību un papildu informāciju. Tātad PROFINET izmanto standarta Ethernet kā saziņas līdzekli šo komponentu savienošanai.
PROFINET komponenti tīklā ir savienoti ar Ethernet kabeļiem, un tas ļauj citiem Ethernet protokoliem līdzāspastāvēt līdzīgā infrastruktūrā. Papildus PROFINET tīkla līdzsvarošanai varat izmantot citus protokolus, kuru pamatā ir Ethernet, piemēram, SNMP, OPC UA, HTTP vai MQTT.
ProfiNet arhitektūra, kuras pamatā ir ISO/ OSI modelis ir parādīts zemāk. PROFINET darbojas 7 ISO/OSI režīma slāņos, kas ir lietojumprogrammas slānis. Parasti šis septiņu slāņu ISO/OSI modelis vienkārši definē sakaru sistēmas abstrakcijas slāņus.
ProfiNet darbojas
Rūpnieciskajai automatizācijai bieži ir nepieciešama liela ātruma, kā arī deterministiska komunikācija, kas nozīmē ziņojumu piegādi precīzi, tiklīdz tie ir sagaidāmi. Tātad PROFINET ir jāpārliecinās, ka ziņojumi tiek piegādāti piemērotā ātrumā un determinismā, pamatojoties uz uzdevumu. Taču ne visām lietojumprogrammām ir nepieciešama līdzīga veiktspēja.
PROFINET piegādā datus, izmantojot dažādus sakaru kanālus, kā parādīts iepriekš minētajā arhitektūrā, lai nodrošinātu atbilstošu veiktspēju, piemēram TCP/IP vai UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (izohronais reāllaika) un TSN (Time Sensitive Networking).
PROFINET izmanto TCP/IP, citādi UDP/IP komunikāciju, īpaši nelaikā kritiskiem uzdevumiem, piemēram, konfigurēšanai un parametru noteikšanai. Papildu latentuma un nervozitātes dēļ, kas saistīts ar saziņu, kuras pamatā ir IP, šī metode nav piemērota laika kritiskiem uzdevumiem.
PROFINET izmanto RT kanālu, lai ļoti ātri un deterministiski piegādātu datus, lai to izmantotu lietojumprogrammās, kuru pamatā ir laiks. PROFINET RT apmierina lielāko daļu laika kritisko lietojumprogrammu. Tātad kopējā veiktspēja galvenokārt ir atkarīga no tīkla dizaina, taču jūs varat sasniegt cikla laikus no 250 µs līdz 512 ms. Tātad, lai izmantotu PROFINET reāllaika mehānismu, jums nav nepieciešama īpaša konfigurācija vai aparatūra, jo visi PROFINET produkti ir aprīkoti ar šo jaudu.
PROFINET IRT tiek izmantots, lai palielinātu veiktspēju, lai samazinātu mainīgo datu aizkavi, palielinot Ethernet trafika pārslēgšanai izmantotos noteikumus, kā arī izveidojot īpašus noteikumus PROFINET trafikam. Šis IRT nav obligāts un nepieciešams tikai augstas veiktspējas lietojumprogrammās, piemēram, iespiedmašīnās un iepakošanas mašīnās.
Jaunākā PROFINET specifikācija V2.4 palaiž ceturto sakaru kanālu, piemēram, PROFINET, izmantojot TSN. Šī ir jauna tehnoloģija, kas atrodas datu saites slānī ISO/OSI modelī. Tas ir IEEE 802 standartu kopums, ko izmanto, lai Ethernet pēc noklusējuma padarītu determinētu. Daži no IEEE standartiem ir; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB un IEEE 802.1Q-2018.
ProfiNet veidi
Profinets ir pieejams divos veidos, pamatojoties uz izmantotajiem kabeļiem, piemēram, vara kabeļiem un optisko šķiedru kabeļi.
Profinet vara kabelis
Šis ir zaļā krāsā un 4 vadu ekranēts kabelis, kas atbalsta līdz 100 Mbps Fast Ethernet 100 metru attālumā. Izmantojot šo kabeli, tiek panākta Full Duplex pārraide, kas nozīmē, ka dati tiek pārsūtīti divos virzienos vienlaicīgi. Turklāt 1 Gbps pārraides ātrumam tiek izmantoti 8 dzīslu vara kabeļi.
PROFINET vara kabeļi ir pieejami četros veidos — A, B, R un C.
- A tipa vara kabeļus galvenokārt izmanto stacionārām instalācijām.
- B tipa vara kabeļi tiek izmantoti vietās, kur ir izliekums. Šāda veida kabeļi var izturēt vibrācijas vai neregulāras kustības.
- R tipa vara kabeļi tiek izmantoti robotu lietojumos.
- C tipa vara kabeļi tiek izmantoti specializētos lietojumos, un tie var izturēt kustību, kā arī dinamisku vidi. Piemēram, rotācijas mašīnas.
- Ir pieejami arī citi vara kabeļi, piemēram, piekabes kabeļi, ko izmanto kustīgām daļām, ierakti kabeļi, ko izmanto pazemes komunikācijās, un liesmu slāpējoši, nekorozīvi kabeļi, ko izmanto ugunsdrošībai.
Profinet optiskās šķiedras kabeļi
Šajos kabeļos tiek izmantoti divi paralēli vadi, kurus izmanto tieši savienotāju montāžai. Šāda veida kabeļiem ir līdz 100 Mbit/s ātrums un arī pilna dupleksā komunikācija.
Šāda veida kabeļi sniedz daudzas priekšrocības, piemēram, var nobraukt kilometrus garus attālumus un nodrošina pilnīgu elektrisko izolāciju starp rūpnīcu reģioniem. Turklāt šie kabeļi ir izturīgi pret elektromagnētiskiem traucējumiem. Šie kabeļi ir pieejami divu veidu B un C tipa, kur B tipa kabeļi tiek izmantoti elastīgai vai stacionārai lietošanai, un C tipa kabeļi tiek izmantoti īpašiem lietojumiem, piemēram, vibrācijai, pastāvīgai kustībai utt.
ProfiNet vs Ethernet
The Profinet un Ethernet atšķirības ir apspriesti turpmāk.
|
Profinet |
Ethernet |
| PROFINET ir rūpnieciskais Ethernet risinājums, ko izstrādājis PROFIBUS & PI (PROFINET International). | Ethernet ir ļoti slavens tīkla saziņas līdzeklis, ko izmanto tīklu izveidei visā pasaulē. |
| To izmanto datu apmaiņai starp ierīcēm un kontrolleriem. | To izmanto mezglu savienošanai LAN. |
| PROFINET atrodas ISO/OSI modeļa lietojumprogrammu slānī, jo tā ir lietojumprogramma. | Ethernet atrodas (fiziskais slānis un datu saites slānis. |
| Salīdzinot ar Ethernet, tas darbojas ar ļoti lielu pārraides ātrumu. | Tās pārraides ātrums ir zems. |
ProfiNet vs Profibus
The atšķirības starp Profinet un Profibus ir apspriesti turpmāk.
|
ProfiNet |
Profibus |
| Profinet protokols ir vadības centra līmeņa un kontroliera līmeņa protokols. | Profibus protokols ir kontroliera līmeņa protokols. |
| Tas izmanto kopnes topoloģiju. | Tas izmanto marķiera gredzena topoloģiju. |
| Tas darbojas Ethernet tīklā, kas ir stohastiska sistēma. | Tas darbojas tālāk RS485 kas ir autobusu sistēma. |
| Šajā protokolā izmantotais kabelis ir 4 pāru ekranēts kabelis. | Šajā protokolā izmantotais kabelis ir vītā pāra ekranēts kabelis. |
| Maksimālais kabeļa garums starp diviem atkārtotājiem ir 100 metri. | Maksimālais kabeļa garums starp diviem atkārtotājiem svārstās no 100 līdz 200 metriem, pamatojoties uz izmantoto bitu pārraides ātrumu. |
| Profinet ātrums ir 1 Gbit/s vai 100 Mbit/s. | Profibus ātrums ir 12Mbit/sek. |
| Tam ir regulējami cikla laiki katrai ierīcei. | Tam ir fiksēti cikla laiki katrai ierīcei. |
Profinet savienotājs
Profinet savienotāji ir īpaši paredzēti profinet kabeļu galiem. Šie savienotāji ir ļoti populāri, pateicoties to pieejamībai un arī vienkāršai lietošanai. Tāpēc tie ir lietotājam draudzīgi, ātri savienojas, nodrošina augstu veiktspēju, to struktūra ir stingra, triecienizturīga un bez apkopes.
ProfiNet topoloģija
Tīkla dizainā elastība un izkārtojums ir galvenās PROFINET iezīmes. Tas atbalsta aptuveni neierobežotas kombinācijas iespējas, ja tiek izmantotas visas tipiskās Ethernet topoloģijas. Tur ir dažādas PROFINET fundamentālās topoloģijas, tāpēc pareiza topoloģijas izvēle ir svarīga PROFINET automatizācijas iekārtas projektēšanai. Pēc šī dizaina topoloģija ir jāpielāgo. Lai iestatītu profinet topoloģiju, var būt nepieciešami papildu slēdži. Ir pieejamas dažādas PROFINET pamata topoloģijas, piemēram, zvaigžņu, koka un līniju topoloģijas.
Zvaigžņu topoloģija
Zvaigžņu topoloģija ir piemērota apgabaliem, tostarp daļējai ģeogrāfiskai paplašinājumam. Šī topoloģija tiek izveidota automātiski, ja daudzi sakaru mezgli ir saistīti ar vispārēju slēdzi. Ja viena PROFINET mezgls neizdodas vai tiek atvienots, citi PROFINET mezgli darbosies nepārtraukti. Bet, ja vidējais slēdzis neizdodas, sakari tiks pārtraukti ar visiem pievienotajiem mezgliem.
Koku topoloģija
Koka topoloģija tiek veidota, savienojot dažādus zvaigžņu tīklus vienā tīklā. Funkcionālo vienību veido automatizācijas iekārtas daļas, kas ir savienotas zvaigžņu punktos. Tātad tie ir savstarpēji savienoti, izmantojot blakus esošos slēdžus. Zvaigznes punktā viens slēdzis darbojas kā signāla sadalītājs.
Līniju topoloģija
Līnijas topoloģiju plaši izmanto konveijera lentu automatizācijas rūpnīcās un izmanto arī mazo mašīnu lietojumos. PROFINET ierīces ir aprīkotas ar integrētu slēdzi, kas palīdz atpazīt līniju topoloģijas. Kad līnijas pārrāvums notiek, kad tiek izmantotas līnijas topoloģijas, ar ierīcēm, kas sakārtotas pēc bojātās ierīces, vairs nevar izveidot kontaktu. Tātad no tā var izvairīties, paplašinot līniju līdz gredzenveida formai ar atlaišanas protokolu.
Priekšrocības
The ProfiNet priekšrocības iekļaujiet tālāk norādīto.
- PROFINET piedāvā labākos veidus, kā uzlabot produktivitāti, izmantojot četras svarīgas priekšrocības: elastība, atvērtība, veiktspēja un efektivitāte.
- Augsta darbības pieejamība un uzticamība.
- Caurspīdīgu datu pieejamība.
- Vienkārša un nevainojama izveidoto Fieldbus sistēmu kombinācija, izmantojot vārteju/starpniekserveri.
- Tam ir jēgpilnas un detalizētas diagnostikas iespējas.
- Izmantojot Profinet, mēs varam izpildīt dažādas topoloģijas opcijas, piemēram, zvaigzne, līnija, gredzens un koks.
- Tā piedāvā topoloģijas atpazīšanu un diagnostiku ātrai un prasmīgai tīkla nodošanai ekspluatācijā.
- Profibus funkcionālā drošība izvairās no apdraudējumiem, kas saistīti ar nepareizu rūpniecisko iekārtu darbību
Lietojumprogrammas
The ProfiNe lietojumprogrammas t ietver tālāk norādīto.
- PROFINET tiek izmantots dažādās lietojumprogrammās, piemēram, procesu automatizācijā, ražošanā, drošības un izohronās kustības kontroles lietojumprogrammās.
- PROFINET tiek izmantots visās automatizācijas inženierijas jomās.
- Šis ir atvērts industriālais Ethernet risinājums, kura pamatā ir starptautiski standarti, ko izmanto datu apmaiņai starp ierīcēm un kontrolleriem automatizācijas iestatījumos.
- Procesa lauku Net izmanto Siemens PLC.
- PROFINET tiek izmantots dažādās jomās automatizācijas risinājumu ieviešanai, piemēram, procesu automatizācijai, ēku automatizācijai un rūpnīcu automatizācijai.
- PROFINET datu pārraidei izmanto, izmantojot Industrial Ethernet.
- To parasti izmanto automatizācijas procesā, lai mainītu un kontrolētu vidi, piemēram, šķidrumus un gāzes.
- Tos izmanto arī dažādās jomās, piemēram, degvielas gāzes padevē, notekūdeņu vai ūdens attīrīšanas automatizācijā un kontrolē.
- To izmanto rūpnīcu pārstrādei dzērienu rūpniecībā, pienotavās un pārtikas ražošanā.
- To var izmantot dažādās nozarēs, piemēram, gāzes, automobiļu, naftas, loģistikas un daudzās citās nozarēs.
Tādējādi tas viss ir par Profinet pārskats tehnoloģija – darbs ar aplikācijām. Šis ir vissvarīgākais industriālais Ethernet standarts tirgū. Šī ir uz nākotni orientēta un globāli ieviesta tehnoloģija, kuru atbalsta vairāki produktu pārdevēji, lai nodrošinātu ieguldījumu aizsardzību un ilgtermiņa pieejamību. Šeit ir jautājums jums, kas ir Profibus?
