A PROFINET ( Process Field Net work ) a PROFIBUS & PROFINET International (PI) Ethernet szövetség nyílt ipari szabványa az automatizáláshoz. A PROFINET TCP/IP és IT szabványokat, valamint valós idejű Ethernetet használ .
A PROFINET koncepció moduláris felépítésű, így a felhasználók maguk dönthetik el, hogy a funkciókat kaszkádozzák. A kommunikáció típusától függően jelentősen eltérnek, hogy megfeleljenek néhány nagyon nagy sebességi követelménynek.
A PROFINET-ben két perspektíva létezik: PROFINET CBA és PROFINET IO. A PROFINET CBA alkalmas a TCP/IP-n keresztüli komponens alapú kommunikációra, a PROFINET IO pedig a moduláris mérnöki rendszerek követelményeinek megfelelő valós idejű kommunikációra szolgál. Mindkét kommunikációs lehetőség párhuzamosan is használható.
A PROFINET IO-t valós idejű (RT) és izokron valós idejű (IRT) kommunikációra tervezték decentralizált I/O-kkal. Az RT és IRT elnevezések egyszerűen leírják a PROFINET IO kommunikáció valós idejű tulajdonságait.
A PROFINET CBA és a PROFINET IO egyszerre kommunikálhat ugyanazon a rendszerbuszon. Működhetnek egyenként vagy kombinálva is, így a PROFINET I/O alrendszer PROFINET CBA rendszerként jelenik meg a rendszer szempontjából.
E funkciók eléréséhez három különböző szintű protokoll van meghatározva:
A PROFINET protokollok rögzíthetők és megjeleníthetők Ethernet hálózatelemző eszközzel, mint például a Wireshark . A topológia megjeleníthető olyan elemző eszközökkel, mint a TH Scope.
A PROFINET CBA rendszer különféle automatizálási komponensekből áll. Egy komponens lefedi az összes mechanikai, elektromos és informatikai változót. A komponens szabványos programozási eszközökkel hozható létre. Egy komponens leírása PROFINET Component Description (PCD) segítségével, egy XML-fájllal történik. A tervezőeszköz betölti ezeket a leírásokat, és aktiválja a logikai kapcsolatokat az egyes összetevők között, amelyek a telepítés befejezéséhez jönnek létre.
Ezt a modellt erősen az IEC 61499 szabvány ihlette.
A CBA fő gondolata az, hogy a teljes automatizálási rendszer autonóm operációs alrendszerekre osztható. A felépítés és a funkciók több rendszerben azonosak vagy kissé módosulhatnak. Minden komponenst általában változó számú bemeneti jel vezérel. A komponensen belül a vezérlőprogram elvégzi a szükséges funkciókat és elküldi a megfelelő kimeneteket a másik vezérlőnek. A kapcsolódó tervezés független a berendezés gyártójától. Az összetevő rendszerek közötti kommunikáció csak konfigurálható, és nem igényel programozást. A PROFINET CBA-val (nem valós idejű) kommunikáció alkalmas olyan buszokhoz, amelyek lekérdezési ciklusa körülbelül 50 ... 100 ms. A párhuzamosan futó RT csatorna a PROFINET IO-hoz hasonló ciklusidőt biztosít (több ms).
A PROFINET IO interfészeket valósít meg perifériás eszközökhöz. Meghatározza a kapcsolatot a perifériás eszközökhöz csatlakoztatott területtel. Ennek a rendszernek az alapja a valós idejű lépcsőzetes ötlet. A PROFINET IO meghatároz minden kommunikációt a vezérlők ( master ) és az eszközök ( slave ) között, valamint a konfigurációs és diagnosztikai paramétereket. A PROFINET IO-t úgy tervezték, hogy gyorsan cseréljen adatot az Ethernet eszközterületek között, és támogassa a szolgáltató-fogyasztó modellt. A PROFIBUS vonal slave területén elhelyezkedő eszközök minden erőfeszítés nélkül integrálhatók PROFINET IO rendszerekbe, valamint egy IO-proxyba (a slave rendszerbusz képviselője). Az eszközfejlesztő a PROFINET IO-t bármilyen kereskedelmi forgalomban kapható Ethernet vezérlővel megvalósíthatja. Ez kiválóan alkalmas néhány ms-os kerékpárúttal közlekedő buszokkal való kommunikációhoz. Az IO rendszer konfigurációja szinte teljesen megegyezik a PROFIBUS „kinézet és érzet” rendszerével. A PROFINET IO mindig tartalmazza a valós idejű koncepciót. A PROFINET IO rendszer a következő eszközökből áll:
- I/O vezérlő, amely automatizálási feladatokat kezel.
- Az eszközterületnek számító I/O eszközöket az I/O vezérlő vezérli és vezérli. Egy I/O eszköz több modulból és kiegészítő modulból állhat.
- I/O menedzser alapú, PC alapú szoftver a paraméterek beállításához és az egyes I/O eszközök diagnosztizálásához.
Alkalmazási kapcsolat (AR) jön létre az I/O vezérlő és az I/O eszközök között. Ezek az AR-k a kommunikációs kapcsolatok (CR) meghatározására szolgálnak különböző jellemzőkkel a paraméterátvitelhez, a ciklikus adatcseréhez és a riasztáskezeléshez.
Az I/O eszközök jellemzőit az eszköz gyártója írja le az Általános állomásleírásban (GSD fájl). Az erre a célra használt nyelv a GSDML (GSD Markup Language) egy XML-alapú nyelv. A GSD fájl szoftveres útmutatót nyújt a PROFINET IO rendszer konfigurációjának tervezéséhez.
A PROFINET hálózat minden moduljának három címe van:
Mivel a PROFINET TCP/IP- t használ, a rendszer MAC-címeket és IP-címeket használ . A MAC-cím megváltozik az eszköz cseréjekor. Az IP -cím a dinamikus címzés egyik típusa. Az eszköznév állandó címzésre szolgál.
Az IP-cím, az alhálózati maszk és az alapértelmezett átjáró automatikus hozzárendeléséhez két módszer van meghatározva:
A PROFINET IO-ban a feldolgozási és riasztási adatok mindig valós időben (RT) kerülnek továbbításra. A PROFINET valós idejű üzemmódja az IEEE és IEC definíciókon alapul, amelyek csak korlátozott ideig engedélyezik az RT szolgáltatások futását egy buszcikluson belül. Az RT kommunikáció a PROFINET IO kommunikációjának alapja. A valós idejű adatok feldolgozása magasabb prioritású, mint a TCP (UDP) / IP adatok. Az RT biztosítja az alapot a valós idejű kommunikációhoz az elosztott I/O és a PROFINET komponens modell (PROFINET CBA) területén. Ez a fajta kommunikáció néhány száz mikroszekundum tartományban teszi lehetővé a buszos kerékpározást.
A PROFINET-tel való izokron kommunikációt az izokron valós idő (IRT) fogalma határozza meg. Az IRT funkcióval rendelkező készülékeknél a kapcsolóportok közvetlenül az ipari eszközbe vannak integrálva. Például ERTEC 400/200 Ethernet vezérlőkre épülhet. Az adatcsere-ciklusok időtartama általában több száz mikroszekundumtól néhány ezredmásodpercig terjed. A valós idejű kommunikáció jellemzője alapvetően a nagyfokú determinizmus, így a buszciklus kezdete nagy pontossággal megmarad. A buszcsere ciklus kezdete legfeljebb 1 µs-kal térhet el (jitter). Az IRT-re például mozgásvezérlési alkalmazásokhoz (pozicionálási vezérlési folyamatok) van szükség.
A profilok a PROFINET-en keresztül elérhető funkciók és szolgáltatások előre meghatározott konfigurációi, amelyek meghatározott eszközökben vagy alkalmazásokban használhatók. Ezeket a PI munkacsoportok (PROFINET International) fejlesztették ki, és a PI adta ki. A profilok elengedhetetlenek a nyitottság, az interoperabilitás és a felcserélhetőség szempontjából, hogy a végfelhasználó biztos legyen abban, hogy a különböző gyártók hasonló berendezései szabványos módon működnek. Ily módon a felhasználó lehetővé teszi a verseny kialakulását, ami a beszállítókat a termelékenység növelésére és a költségek csökkentésére kényszeríti.
Vannak PROFINET profilok is, például kódolókhoz. További profilok fejlesztés alatt állnak a hajtásvezérléshez (PROFIdrive) és a funkcionális biztonsághoz (PROFIsafe). Vannak speciális profilok is a vonatokhoz.
Egy másik példa a profilra a PROFIenergy, amely az energiafogyasztás valós idejű nyomon követésére szolgáló szolgáltatásokat tartalmaz. 2009-ben javasolta a német autógyártók (Audi, BMW, Mercedes, Porsche és VW) AIDA-csoportja, akik szabványosított módot akartak gyáraik energiafogyasztásának aktív kezelésére. Ez a profil a nagy energiaigényű eszközöket és alrendszereket célozza meg, például robotokat, lézereket és akár festéksorokat is, amelyek segíthetnek csökkenteni a gyári energiaköltségeket azáltal, hogy az eszközöket intelligensen „alvó” üzemmódba kapcsolják a gyártási szünetekben (például hétvégéken és egyszerű leállások esetén) is. előre nem látható módon (például balesetek).
Fejlesztés: A Calling tool interfész támogatásának köszönhetően a periféria minden gyártója bármilyen TCI által támogatott szoftvert implementálhat és kiválaszthatja a műszerterület paramétereit és diagnosztikáját anélkül, hogy kilépne a programból.
Érintésmentes eszközfelismerés és -csere: A PROFINET területen minden eszköz észleli a szomszédait. Ez lehetővé teszi a készülékek további szerszámok és előzetes ismeretek nélküli cseréjét üzemzavar esetén. Ezen információk elolvasásával megjeleníthető a rendszer topológiája.
Szerverparaméterek: a testreszabott adatokat bármely gyártó letöltheti (pl. TCI-n keresztül) és automatikusan szerverparaméterekké alakíthatja. Az újraindítás az eszköz cseréjekor is automatikusan megtörténik.
Determinizmus: A PROFINET támogatja a determinisztikus forgalmat, például rendkívül precíz vezérlési feladatokhoz. Redundancia: A redundancia fogalmát a PROFINET határozza meg, és jelentősen növeli a rendszer rendelkezésre állását. A ProfiBus hálózat összes tulajdonságával rendelkezik
A PROFINET-et a PROFIBUS & PROFINET International (PI) határozza meg, és az INTERBUS Club támogatja, és 2003 óta része az IEC 61158 és IEC 61784 szabványoknak.
| Ipari hálózatok | |
|---|---|
| Vezérlőrendszer buszok | |
| Elosztott perifériák | |
| Hajtástechnika |
|
| Terepi eszközök |
|
| Épületautomatizálás | |