Kas yra „ProfiNet“: architektūra, darbas, tipai ir programos

Profinet technologiją sukūrė ir išleido PROFIBUSAS & PROFINET International 2000 m. pradžioje. PROFINET yra naujoviškas ir atviro standarto pramoninis Ethernet sprendimas, naudojamas keistis duomenimis tarp valdiklių ir įrenginių pramoninė automatika . PROFINET koncepcija tiesiog tenkina visus pramoninės automatizavimo technologijos reikalavimus, naudodama IT standartus, tokius kaip TCP/IP ir XML, skirtą komunikacijai, konfigūravimui ir lauko įrenginių / mašinų diagnostikai. Taigi, tai yra gerai pritaikytas pramoninio eterneto sprendimas. Taigi, šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie Profibus – darbą su programomis.

Kas yra Profinet?

PROFINET (process field Net) yra pramoninio ryšio standartas, pagrįstas tarptautiniais standartais, skirtas keistis duomenimis tarp įrenginių ir valdiklių pramoninėje valdymo sistemoje. Čia valdikliai yra PLC, PAC arba DCS, o įrenginiai yra vaizdo sistemos, įvesties/išvesties blokai, RFID skaitytuvai, procesų instrumentai, diskai, tarpiniai serveriai ir kt. Kadangi tai yra atviras standartas, daugelis gamintojų sukūrė PROFINET produktus, pvz., PAC, PLC, robotai, diskai, IO, tarpiniai serveriai ir diagnostikos įrankiai.

Naudodami šį pramoninio ryšio standartą galime prijungti HMI, PLC , Paskirstytasis I/O, a jutiklis , kitoks siųstuvai , VFD ir pavaros viename tinkle. Profinet suteikia greitesnį atsako laiką, todėl duomenų rinkimas tampa dar geresnis.

„Industrial Profinet“ galima įsigyti su ekranavimu, kuris užtikrina puikų našumą elektriškai triukšmingoje aplinkoje. Norint identifikuoti Profinet įrenginius, jis turi būti apibrėžtas pagal įrenginio pavadinimą ir IP adresą. Kiekvienas tinklo įrenginys turi būti priskirtas pagal IP adresą, kad galėtų bendrauti. Profinet naudojamas kaip nuotolinis I/O, panašus į Profibus-DP, kad būtų užtikrintas labai greitas ryšio greitis.

Didesniame tinkle tinklo jungiklis naudojamas Profinet prijungimui, kad būtų lengviau paskirstyti. Profinet įrenginys identifikuojamas pagal galiojančius IP adresus. Pavyzdžiui, jei profinet įrenginio IP adresas yra 191.127.0.20, kur pirmieji trys skaitmenys apima tinklo informaciją, o paskutinis skaitmuo yra įrenginio numeris.

„ProfiNet“ architektūra

PROFINET yra ryšio protokolas, kuris daugiausia skirtas keistis duomenimis tarp valdiklių ir įrenginių automatizavimo nustatymuose. Taigi tai yra plačiausiai naudojamas pramoninis Ethernet sprendimas. Kadangi PROFINET yra atviras standartas, daugelis gamintojų sukūrė įvairius PROFINET produktus, tokius kaip PLC, robotai, PAC, tarpiniai serveriai, IO, diagnostikos įrankiai, diskai ir kt.
PROFINET tiesiog apibrėžia ciklinį ir aciklinį ryšį tarp skirtingų komponentų, tokių kaip diagnostika, aliarmai, funkcinė sauga ir papildoma informacija. Taigi, PROFINET naudoja standartinį eternetą kaip ryšio terpę šiems komponentams prijungti.

PROFINET komponentai tinkle yra sujungti eterneto kabeliais ir leidžia kitiems Ethernet protokolams egzistuoti panašioje infrastruktūroje. Be PROFINET, galite naudoti kitus eterneto protokolus, kad subalansuotumėte tinklą, pvz., SNMP, OPC UA, HTTP arba MQTT.
ProfiNet architektūra, pagrįsta ISO/ OSI modelis parodyta žemiau. PROFINET veikia 7 ISO/OSI režimo, kuris yra taikymo sluoksnis, sluoksniuose. Paprastai šis septynių sluoksnių ISO/OSI modelis tiesiog apibrėžia komunikacijos sistemos abstrakcijos sluoksnius.

ProfiNet veikia

Pramoninei automatizacijai dažnai reikia didelės spartos ir deterministinio ryšio, o tai reiškia, kad pranešimai pristatomi tiksliai tada, kai jų tikimasi. Taigi, PROFINET turėtų užtikrinti, kad pranešimai būtų pristatyti tinkamu greičiu ir ryžtingumu, atsižvelgiant į užduotį. Tačiau ne visoms programoms reikalingas panašus našumas.

PROFINET pateikia duomenis naudodamas skirtingus ryšio kanalus, kaip parodyta aukščiau pateiktoje architektūroje, kad būtų užtikrintas tinkamas veikimas, pvz TCP/IP arba UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (Isochronous Real-Time) ir TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET naudoja TCP/IP, kitaip UDP/IP ryšį, ypač nelaikant svarbioms užduotims, tokioms kaip konfigūracija ir parametrų nustatymas. Dėl papildomo delsos ir drebėjimo, susijusio su ryšiu, pagrįstu IP, ši technika netinkama laikui svarbioms užduotims.

PROFINET naudoja RT kanalą, kad pateiktų duomenis labai greitai ir deterministiniu būdu, kad būtų galima naudoti kritiniu laiku pagrįstose programose. PROFINET RT patenkina daugumos laiko kritinių programų poreikius. Taigi bendras našumas daugiausia priklauso nuo tinklo konstrukcijos, tačiau galite pasiekti ciklo laiką nuo 250 µs iki 512 ms. Taigi, norint naudoti PROFINET realaus laiko mechanizmą, jums nereikia specialios konfigūracijos ar techninės įrangos, nes visi PROFINET produktai yra aprūpinti šia galia.

PROFINET IRT naudojamas našumui padidinti, kad sumažintų keičiamų duomenų vėlavimą, padidinant Ethernet srauto perjungimo taisykles ir taip pat sukuriant specialias PROFINET srauto taisykles. Šis IRT yra neprivalomas ir reikalingas tik tikslioms didelio našumo programoms, tokioms kaip spausdinimo presai ir pakavimo mašinos.

Naujausia PROFINET specifikacija V2.4 paleidžia ketvirtąjį ryšio kanalą, pvz., PROFINET per TSN. Tai nauja technologija, kuri yra ISO/OSI modelio duomenų ryšio sluoksnyje. Tai yra IEEE 802 standartų rinkinys, kuris pagal numatytuosius nustatymus naudojamas Ethernet deterministiniam nustatymui. Kai kurie IEEE standartai yra; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB ir IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNet tipai

Profinetai yra dviejų tipų, pagrįsti naudojamais kabeliais, pvz., variniais kabeliais ir šviesolaidiniai kabeliai.

Profinet varinis kabelis

Tai žalios spalvos ir 4 laidų ekranuotas kabelis, palaikomas iki 100 Mbps spartaus eterneto 100 metrų atstumu. Naudojant šį kabelį pasiekiamas „Full Duplex“ perdavimas, o tai reiškia, kad duomenys vienu metu perduodami dviem kryptimis. Be to, 1 Gbps perdavimo spartai naudojami 8 gyslų variniai kabeliai.

PROFINET variniai kabeliai yra keturių tipų – A, B, R ir C.

• A tipo variniai kabeliai daugiausia naudojami stacionariai įrenginiams.
• B tipo variniai kabeliai naudojami ten, kur yra lankstymas. Šio tipo kabeliai gali atsispirti vibracijai ar atsitiktiniam judesiui.
• R tipo variniai kabeliai naudojami robotams.
• C tipo variniai kabeliai naudojami specializuotose srityse ir gali atlaikyti judėjimą bei dinamišką aplinką. Pavyzdžiui, rotacinės mašinos.
• Taip pat yra ir kitų varinių kabelių, pavyzdžiui, galinių kabelių, naudojamų judančioms dalims, palaidoti kabeliai, naudojami požeminiam ryšiui, ir antipirenai, nerūdijantys kabeliai, naudojami apsaugai nuo gaisro.

Profinet šviesolaidiniai kabeliai

Šie kabeliai naudoja du lygiagrečius laidus, kurie naudojami tiesiogiai jungtims montuoti. Šio tipo kabeliai turi iki 100 Mbit/s spartą ir taip pat turi visišką dvipusį ryšį.

Šio tipo kabeliai suteikia daug privalumų, pavyzdžiui, gali įveikti kilometrų atstumus ir užtikrina visišką elektrinę izoliaciją tarp gamyklos regionų. Be to, šie kabeliai yra atsparūs elektromagnetiniams trukdžiams. Šie kabeliai yra dviejų tipų B ir C tipo, kur B tipo kabeliai naudojami lanksčiam arba stacionariam naudojimui, o C tipo kabeliai naudojami specialioms reikmėms, pavyzdžiui, vibracijai, nuolatiniam judėjimui ir kt.

ProfiNet vs Ethernet

The Profinet ir Ethernet skirtumai aptariami toliau.

ProfiNet vs Profibus

The Profinet ir Profibus skirtumai aptariami toliau.

Profinet jungtis

„Profinet“ jungtys yra specialiai sukurtos „Profinet“ kabelių galams. Šios jungtys yra labai populiarios dėl jų prieinamos kainos ir paprasto naudojimo. Taigi jie yra patogūs naudoti, greitai jungiasi, pasižymi dideliu našumu, jų konstrukcija yra standi, atspari smūgiams ir nereikalauja priežiūros.

ProfiNet topologija

Tinklo projektavimo srityje lankstumas ir išdėstymas yra pagrindinės PROFINET savybės. Jis palaiko maždaug neribotas derinimo parinktis, kai naudojamos visos tipinės Ethernet topologijos. Čia yra skirtingų pagrindinių PROFINET topologijų, todėl teisingas topologijos pasirinkimas yra svarbus PROFINET automatizavimo įrenginio projektavimui. Po šio dizaino reikia pakoreguoti topologiją. Norint nustatyti profineto topologiją, gali prireikti papildomų jungiklių. Galimos įvairios pagrindinės PROFINET topologijos, pavyzdžiui, žvaigždžių, medžio ir linijų topologijos.

Žvaigždžių topologija

Žvaigždžių topologija tinka vietovėms, įskaitant dalinį geografinį išplėtimą. Ši topologija sukuriama automatiškai, jei daug ryšio mazgų yra susieti su bendruoju jungikliu. Jei vieno PROFINET mazgas sugenda arba yra atjungtas, kiti PROFINET mazgai veiks nuolat. Bet jei vidurinis jungiklis sugenda, ryšys su visais prijungtais mazgais bus nutrauktas.

Medžio topologija

Medžio topologija formuojama sujungiant įvairius žvaigždžių tinklus į vieną tinklą. Funkcinį mazgą sudaro automatikos gamyklos dalys, sujungtos su žvaigždės taškais. Taigi jie yra tarpusavyje sujungti per gretimus jungiklius. Žvaigždės taške vienas jungiklis veikia kaip signalo skirstytuvas.

Linijos topologija

Linijų topologija plačiai naudojama konvejerių juostų automatizavimo gamyklose ir taip pat naudojama mažose mašinose. PROFINET įrenginiuose yra integruotas jungiklis, padedantis atpažinti linijų topologijas. Kai linijos nutrūksta, kai naudojamos linijos topologijos, tada nebegalima susisiekti su įrenginiais, išdėstytais po sugedusio įrenginio. Taigi to galima išvengti išplėtus liniją iki žiedo formos su atleidimo protokolu.

Privalumai

The ProfiNet privalumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• PROFINET suteikia jums geriausius būdus, kaip pagerinti jūsų produktyvumą su keturiais svarbiais pranašumais: lankstumas, atvirumas, našumas ir efektyvumas.
• Aukštas eksploatacinis prieinamumas ir patikimumas.
• Skaidrių duomenų prieinamumas.
• Lengvas ir nepriekaištingas sukurtų lauko magistralės sistemų derinys per šliuzus / tarpinius serverius.
• Jame yra prasmingų ir išsamių diagnostikos parinkčių.
• Naudodami Profinet galime vykdyti įvairias topologijos parinktis, tokias kaip žvaigždė, linija, žiedas ir medis.
• Jis siūlo topologijos atpažinimą ir diagnostiką greitam ir profesionaliam tinklo paleidimui.
• Profibus funkcinė sauga leidžia išvengti pavojų dėl klaidingo pramoninių mašinų veikimo

Programos

The ProfiNe programos t apima šiuos dalykus.

• PROFINET naudojamas įvairiose srityse, pavyzdžiui, procesų automatizavimo, gamybos, saugos ir izochroninio judesio valdymo programose.
• PROFINET naudojamas visose automatikos inžinerijos srityse.
• Tai atviras pramoninio eterneto sprendimas, pagrįstas tarptautiniais standartais, naudojamas keistis duomenimis tarp įrenginių ir valdiklių automatizavimo sąlygomis.
• Proceso lauką Net naudoja Siemens PLC.
• PROFINET naudojamas įvairiose srityse, įgyvendinant automatizavimo sprendimus, tokius kaip procesų automatizavimas, pastatų automatizavimas ir gamyklų automatizavimas.
• PROFINET naudojamas per Industrial Ethernet duomenų ryšiui.
• Jis paprastai naudojamas automatizavimo procese keičiant ir kontroliuojant tokias medžiagas kaip skysčiai ir dujos.
• Jie taip pat naudojami įvairiose srityse, tokiose kaip kuro dujų tiekimas, nuotekų ar vandens valymo automatika ir valdymas.
• Jis naudojamas perdirbant gėrimų pramonės gamyklas, pienines ir maisto gamyboje.
• Jis taikomas įvairiose pramonės šakose, pavyzdžiui, dujų, automobilių, naftos, logistikos ir daugelyje kitų.

Taigi, visa tai yra apie Profinet apžvalga technologija – darbas su programomis. Tai yra svarbiausias pramoninis eterneto standartas rinkoje. Tai į ateitį orientuota technologija, sukurta visame pasaulyje, kurią palaiko keli produktų pardavėjai, kad būtų užtikrinta investicijų apsauga ir ilgalaikis prieinamumas. Štai jums klausimas, kas yra Profibus?