Mikä ProfiNet on: arkkitehtuuri, työskentely, tyypit ja sen sovellukset

Profinet-teknologian on kehittänyt ja julkaissut PROFIBUS & PROFINET International vuoden 2000 alussa. PROFINET on innovatiivinen ja avoimen standardin teollinen Ethernet-ratkaisu, jota käytetään tietojen vaihtamiseen ohjaimien ja laitteiden välillä teollisuusautomaatio . PROFINET-konsepti yksinkertaisesti täyttää kaikki teollisuusautomaatioteknologian vaatimukset käyttämällä IT-standardeja, kuten TCP/IP ja XML, tiedonsiirtoon, konfigurointiin ja kenttälaitteiden/koneiden diagnosointiin. Se on siis hyvin omaksuttu Industrial Ethernet -ratkaisu. Joten tässä artikkelissa annetaan lyhyttä tietoa Profibusista – sovellusten kanssa työskentelystä.

Mikä on Profinet?

PROFINET (prosessikenttä Net) on kansainvälisiin standardeihin perustuva teollinen viestintästandardi, joka on suunniteltu tiedonvaihtoon laitteiden ja ohjaimien välillä teollisessa ohjausjärjestelmässä. Tässä ohjaimet ovat PLC:itä, PAC:ita tai DCS:itä, kun taas laitteet ovat näköjärjestelmiä, I/O-lohkoja, RFID-lukijoita, prosessiinstrumentteja, asemia, välityspalvelimia jne. Koska tämä on avoin standardi, monet valmistajat ovat suunnitelleet PROFINET-tuotteita, kuten PAC-laitteita, PLC:t, robotit, asemat, IO:t, välityspalvelimet ja diagnostiikkatyökalut.

Käyttämällä tätä teollista viestintästandardia voimme yhdistää käyttöliittymän, PLC , Hajautettu I/O, a sensori , erilainen lähettimet , VFD ja toimilaitteet samassa verkossa. Profinet tarjoaa nopeamman vasteajan, jolloin tiedonkeruu paranee entisestään.

Industrial Profinet on saatavana suojauksella, joka tarjoaa erinomaisen suorituskyvyn sähköisesti meluisassa ympäristössä. Profinet-laitteiden tunnistamiseksi se tulee määrittää laitteen nimellä ja IP-osoitteella. Jokaiselle verkon laitteelle on osoitettava IP-osoite viestintää varten. Profinetia käytetään Profibus-DP:n kaltaisena etä-I/O:na erittäin nopean tiedonsiirtonopeuden tarjoamiseksi.

Suuremmassa verkossa Profinetin kytkemiseen käytetään verkkokytkintä jakelun helpottamiseksi. Pronetin laite tunnistetaan kelvollisten IP-osoitteiden avulla. Esimerkiksi jos profinet-laitteen IP-osoite on 191.127.0.20, jonka kolme ensimmäistä numeroa sisältävät verkkotiedot ja viimeinen numero on laitenumero.

ProfiNet-arkkitehtuuri

PROFINET on tiedonsiirtoprotokolla, joka on suunniteltu pääasiassa tietojen vaihtoon ohjainten ja laitteiden välillä automaatioasetuksen puitteissa. Se on siis laajimmin käytetty teollinen Ethernet-ratkaisu. Koska PROFINET on avoin standardi, useat valmistajat ovat kehittäneet erilaisia ​​PROFINET-tuotteita, kuten PLC:t, robotit, PAC:t, välityspalvelimet, IO:t, diagnostiikkatyökalut, asemat jne.
PROFINET yksinkertaisesti määrittelee syklisen ja asyklisen tiedonsiirron eri komponenttien, kuten diagnostiikka, hälytykset, toimintaturvallisuus ja lisätiedot, välillä. Joten PROFINET käyttää tavallista Ethernetiä tiedonsiirtovälineenä näiden komponenttien liittämiseen.

Verkon PROFINET-komponentit on yhdistetty Ethernet-kaapeleilla ja se mahdollistaa muiden Ethernet-protokollien rinnakkaiselon samankaltaisessa infrastruktuurissa. PROFINETin lisäksi voit käyttää muita Ethernetiin perustuvia protokollia verkon tasapainottamiseen, kuten SNMP, OPC UA, HTTP tai MQTT.
ProfiNet-arkkitehtuuri perustuu ISO/ OSI malli näkyy alla. PROFINET elää 7 kerroksessa ISO/OSI-tilassa, joka on sovelluskerros. Yleensä tämä seitsemänkerroksinen ISO/OSI-malli yksinkertaisesti määrittelee viestintäjärjestelmän abstraktiokerrokset.

ProfiNet toimii

Teollisuusautomaatio tarvitsee usein nopeaa ja determinististä viestintää, mikä tarkoittaa viestien toimittamista juuri silloin, kun niitä odotetaan. Joten PROFINETin tulee varmistaa, että viestit toimitetaan tehtävän mukaan sopivalla nopeudella ja määrätietoisesti. Mutta kaikki sovellukset eivät tarvitse samanlaista suorituskykyä.

PROFINET toimittaa dataa käyttämällä eri viestintäkanavia yllä olevan arkkitehtuurin mukaisesti varmistaakseen sopivan suorituskyvyn, kuten TCP/IP tai UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (Isochronous Real-Time) ja TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET käyttää TCP/IP:tä, muuten UDP/IP-tiedonsiirtoa, erityisesti ei-aikakriittisiin tehtäviin, kuten konfigurointiin ja parametrointiin. IP-pohjaiseen viestintään liittyvän ylimääräisen latenssin ja värinän vuoksi tämä tekniikka ei sovellu aikakriittisiin tehtäviin.

PROFINET käyttää RT-kanavaa tiedon toimittamiseen erittäin nopealla ja deterministisellä tavalla käytettäväksi aikakriittisissä sovelluksissa. PROFINET RT täyttää useimpien aikakriittisten sovellusten tarpeet. Joten kokonaissuorituskyky riippuu pääasiassa verkon suunnittelusta, mutta voit saavuttaa sykliajat välillä 250 µs – 512 ms. Et siis vaadi erityistä konfiguraatiota tai laitteistoa PROFINETin reaaliaikaisen mekanismin hyödyntämiseen, koska kaikki PROFINETin tuotteet on varustettu tällä kapasiteetilla.

PROFINET IRT:tä käytetään parantamaan suorituskykyä siten, että se vähentää muuttuvia dataviiveitä lisäämällä Ethernet-liikenteen vaihtamiseen käytettyjä sääntöjä ja myös luomalla erityisiä sääntöjä PROFINETin liikenteelle. Tämä IRT on valinnainen ja vaaditaan vain täsmälleen korkean suorituskyvyn sovelluksissa, kuten painokoneissa ja pakkauskoneissa.

Uusin PROFINET-spesifikaatio V2.4 käynnistää neljännen viestintäkanavan, kuten PROFINETin TSN:n kautta. Tämä on uusi tekniikka, joka istuu tietolinkkikerroksessa ISO/OSI-mallissa. Se on joukko IEEE 802 -standardeja, joita käytetään Ethernetin tekemiseen oletusarvoisesti deterministiseksi. Jotkut IEEE-standardeista ovat; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB & IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNet-tyypit

Profinetteja on saatavana kahta tyyppiä, jotka perustuvat käytettyihin kaapeleihin, kuten kuparikaapeleihin ja valokuitukaapelit.

Profinet kuparikaapeli

Tämä on vihreänvärinen ja 4-johtiminen suojattu kaapeli, joka tukee jopa 100 Mbps Fast Ethernetiä 100 metrin etäisyydellä. Tätä kaapelia käyttämällä saavutetaan Full Duplex -lähetys, mikä tarkoittaa, että tiedot siirretään kahteen suuntaan samanaikaisesti. Lisäksi 1 Gbps:n siirtonopeuksilla käytetään 8-johtimista kuparikaapeleita.

PROFINET-kuparikaapeleita on saatavana neljänä tyyppinä: tyyppi A, tyyppi-B, tyyppi-R ja tyyppi-C.

• A-tyypin kuparikaapeleita käytetään pääasiassa kiinteisiin asennuksiin.
• Tyypin B kuparikaapeleita käytetään paikoissa, joissa on taipumista. Tämäntyyppiset kaapelit kestävät tärinää tai satunnaista liikettä.
• Type-R kuparikaapeleita käytetään robottisovelluksissa.
• Tyypin C kuparikaapeleita käytetään erikoissovelluksissa ja ne kestävät sekä liikettä että dynaamisia ympäristöjä. Esimerkiksi pyörivät koneet.
• Mukana on myös muita kuparikaapeleita, kuten liikkuviin osiin käytettäviä takakaapeleita, maanalaisessa viestinnässä käytettäviä upotettuja kaapeleita ja palosuojaukseen käytettäviä palosuojattuja, syöpymättömiä kaapeleita.

Profinet kuituoptiset kaapelit

Näissä kaapeleissa käytetään kahta rinnakkaista johtoa, joita käytetään liittimien kokoonpanoon suoraan. Tämän tyyppisillä kaapeleilla on jopa 100 Mbit/s nopeus ja myös full duplex -yhteys.

Tämäntyyppiset kaapelit tarjoavat monia etuja, kuten ne voivat kattaa kilometrien etäisyydet ja tarjoavat täydellisen sähköisen eristyksen laitosalueiden välillä. Lisäksi nämä kaapelit kestävät sähkömagneettisia häiriöitä. Näitä kaapeleita on saatavana kahta tyyppiä B ja tyyppi C, joissa tyypin B kaapeleita käytetään joustavaan tai kiinteään käyttöön ja tyypin C kaapeleita käytetään erikoissovelluksiin, kuten tärinä, jatkuva liike jne.

ProfiNet vs Ethernet

The erot Profinetin ja Ethernetin välillä käsitellään alla.

ProfiNet vs Profibus

The erot Profinetin ja Profibusin välillä käsitellään alla.

Profinet-liitin

Profinet-liittimet on suunniteltu erityisesti profinet-kaapeleiden päätteisiin. Nämä liittimet ovat erittäin suosittuja kohtuuhintaisuuden ja yksinkertaisen käytön vuoksi. Joten nämä ovat käyttäjäystävällisiä, kytkeytyvät nopeasti, tarjoavat korkean suorituskyvyn, niiden rakenne on jäykkä, iskunkestävä ja myös huoltovapaa.

ProfiNet-topologia

Verkon suunnittelussa joustavuus ja asettelu ovat PROFINETin pääpiirteitä. Se tukee suunnilleen rajoittamatonta yhdistelmävaihtoehtoa, kun kaikkia tyypillisiä Ethernet-topologioita käytetään. Siellä on erilaisia ​​perustavanlaatuisia PROFINET-topologioita, joten oikea topologian valinta on tärkeää PROFINET-automaatiolaitoksen suunnittelussa. Tämän suunnittelun jälkeen topologiaa on säädettävä. Profinet-topologian määrittäminen saattaa vaatia ylimääräisiä kytkimiä. Saatavilla on erilaisia ​​PROFINET-perustopologioita, kuten tähti-, puu- ja linjatopologioita.

Tähtitopologia

Tähtitopologia sopii alueille, joihin kuuluu osittainen maantieteellinen laajennus. Tämä topologia luodaan automaattisesti, jos useat tietoliikennesolmut liitetään yleiseen kytkimeen. Jos yhden PROFINETin solmu epäonnistuu tai irtoaa, PROFINETin muut solmut toimivat jatkuvasti. Mutta jos keskikytkin epäonnistuu, tietoliikenne keskeytyy kaikkiin liitettyihin solmuihin.

Puun topologia

Puutopologia muodostetaan yhdistämällä eri tähtiverkkoja yhteen verkkoon. Toiminnallisen yksikön muodostavat automaatiolaitoksen osat, jotka on yhdistetty tähtipisteisiin. Joten nämä ovat verkotettuja viereisten kytkimien kautta. Tähtipisteessä yksi kytkin toimii signaalinjakelijana.

Linjatopologia

Linjatopologiaa käytetään laajasti kuljetinhihnojen automaatiolaitoksissa ja sitä käytetään myös pienissä konesovelluksissa. PROFINETin laitteet on varustettu integroidulla kytkimellä, joka auttaa linjatopologioiden tunnistamisessa. Kun linjakatko tapahtuu linjatopologioita käytettäessä, viallisen laitteen jälkeen järjestettyjä laitteita ei voida enää ottaa yhteyttä. Joten tämä voidaan välttää laajentamalla linjaa rengasmuotoon redundanssiprotokollalla.

Edut

The ProfiNetin edut Sisällytä seuraavat.

• PROFINET tarjoaa parhaat tavat parantaa tuottavuuttasi neljällä tärkeällä edulla: joustavuus, avoimuus, suorituskyky ja tehokkuus.
• Korkea käytettävyys ja luotettavuus.
• Läpinäkyvien tietojen saatavuus.
• Helppo ja virheetön yhdistelmä vakiintuneita Fieldbus-järjestelmiä yhdyskäytävien/välityspalvelinten kautta.
• Siinä on merkityksellisiä ja yksityiskohtaisia ​​diagnostiikkavaihtoehtoja.
• Profinetin avulla voimme suorittaa erilaisia ​​topologiavaihtoehtoja, kuten tähti, viiva, rengas ja puu.
• Se tarjoaa topologian tunnistusta ja diagnostiikkaa nopeaa ja asiantuntevaa verkon käyttöönottoa varten.
• Profibusin toimintaturvallisuus välttää teollisten koneiden väärän toiminnan aiheuttamat vaarat

Sovellukset

The ProfiNe-sovellukset t sisällä seuraavia.

• PROFINETiä käytetään erilaisissa sovelluksissa, kuten prosessiautomaatio-, tuotanto-, turvallisuus- ja isokronisissa liikkeenohjaussovelluksissa.
• PROFINETiä käytetään kaikilla automaatiotekniikan alueilla.
• Tämä on kansainvälisiin standardeihin perustuva avoin Industrial Ethernet -ratkaisu, jota käytetään tiedonvaihtoon laitteiden ja ohjaimien välillä automaatioasetuksen puitteissa.
• Prosessikenttä Nettiä käyttää Siemens PLC.
• PROFINETiä käytetään eri aloilla automaatioratkaisujen toteuttamiseen, kuten prosessiautomaatio, rakennusautomaatio ja tehdasautomaatio.
• PROFINETiä käytetään Industrial Ethernetin kautta tiedonsiirtoon.
• Sitä käytetään yleensä automaatioprosessissa väliaineiden, kuten nesteiden ja kaasujen, vaihtamiseen ja ohjaamiseen.
• Näitä käytetään myös eri aloilla, kuten polttokaasun syöttö, jäteveden tai vedenkäsittelyn automaatio ja ohjaus.
• Sitä käytetään juomateollisuuden, meijereiden ja elintarviketuotannon tehtaiden jalostukseen.
• Sitä voidaan soveltaa useilla aloilla, kuten kaasu-, auto-, öljy-, logistiikka- ja monilla muilla aloilla.

Näin ollen tässä kaikessa on kyse yleiskatsaus Profinetista tekniikka – sovellusten kanssa työskentely. Tämä on markkinoiden tärkein teollinen Ethernet-standardi. Tämä on tulevaisuuteen suuntautunut ja maailmanlaajuisesti vakiintunut teknologia, jota useat tuotetoimittajat tukevat investointisuojan ja pitkän aikavälin saatavuuden varmistamiseksi. Tässä on sinulle kysymys, mikä on Profibus?