PROFINET ( Process Field Net work ) je otevřený průmyslový standard pro automatizaci od ethernetové asociace PROFIBUS & PROFINET International (PI). PROFINET využívá TCP/IP a IT standardy a Ethernet v reálném čase .
Koncept PROFINET je modulární, takže uživatelé si mohou sami zvolit kaskádové řazení funkcí. Výrazně se liší v závislosti na typu komunikace, aby splnily některé požadavky na velmi vysokou rychlost.
V PROFINETu existují dvě perspektivy PROFINET CBA a PROFINET IO. PROFINET CBA je vhodný pro komponentní komunikaci přes TCP/IP a PROFINET IO se používá pro komunikaci v reálném čase s požadavky v modulárních inženýrských systémech. Obě možnosti komunikace lze používat paralelně.
PROFINET IO byl navržen pro komunikaci v reálném čase (RT) a izochronní v reálném čase (IRT) s decentralizovanými I/O. Označení RT a IRT jednoduše popisují vlastnosti komunikace v reálném čase v PROFINET IO.
PROFINET CBA a PROFINET IO mohou komunikovat současně na stejné systémové sběrnici. Mohou pracovat samostatně nebo v kombinaci, takže I/O subsystém PROFINET se z pohledu systému jeví jako systém PROFINET CBA.
K dosažení těchto funkcí jsou definovány tři protokoly na různých úrovních:
Protokoly PROFINET lze zaznamenávat a zobrazovat pomocí nástroje pro analýzu sítě Ethernet, jako je Wireshark . Topologii lze zobrazit pomocí analytických nástrojů, jako je TH Scope.
Systém PROFINET CBA se skládá z různých automatizačních komponent. Jedna komponenta pokrývá všechny mechanické, elektrické a IT proměnné. Komponentu lze vytvořit pomocí standardních programovacích nástrojů. Komponenta je popsána pomocí PROFINET Component Description (PCD), což je soubor XML. Plánovací nástroj načte tyto popisy a aktivuje logické vztahy mezi jednotlivými komponentami, které budou vytvořeny pro dokončení instalace.
Tento model byl silně inspirován normou IEC 61499.
Hlavní myšlenkou CBA je, že celý automatizační systém lze rozdělit na autonomní provozní subsystémy. Struktura a funkce mohou být v několika systémech totožné nebo mírně modifikované. Každá součást je obvykle řízena proměnným počtem vstupních signálů. Řídicí program v rámci komponenty provádí požadované funkce a odesílá odpovídající výstupy do druhého regulátoru. Přidružené inženýrství je nezávislé na výrobci zařízení. Komunikace mezi dílčími systémy je pouze konfigurovatelná a nevyžaduje programování. Komunikace pomocí PROFINET CBA (ne v reálném čase) je vhodná pro sběrnice s cyklem dotazování cca 50 ... 100 ms. Paralelně běžící kanál RT poskytuje dobu cyklu srovnatelnou s PROFINET IO (několik ms).
PROFINET IO implementuje rozhraní pro periferní zařízení. Definuje připojení k oblasti připojené k periferiím. Základ tohoto systému spočívá v kaskádové myšlence v reálném čase. PROFINET IO definuje veškerou komunikaci mezi řídicími jednotkami ( master ) a zařízeními ( slave ) a také konfigurační a diagnostické parametry. PROFINET IO je navržen pro rychlou výměnu dat mezi ethernetovou oblastí zařízení a podporuje model poskytovatel-spotřebitel. Zařízení umístěná v oblasti slave linky PROFIBUS lze bez námahy integrovat do systémů PROFINET IO, stejně jako do IO-Proxy (zástupce sběrnice slave systému). Vývojář zařízení může implementovat PROFINET IO s libovolnými komerčně dostupnými ethernetovými kontroléry. To se dobře hodí pro komunikaci s autobusy s cyklem několika ms. Konfigurace IO systému byla zachována téměř identická se systémem PROFIBUS „vzhled a pocit“. PROFINET IO vždy obsahuje koncept reálného času. Systém PROFINET IO se skládá z následujících zařízení:
- I/O řadič, který řídí automatizační úlohy.
- I/O zařízení, která jsou oblastí zařízení, jsou řízena a řízena I/O řadičem. I/O zařízení se může skládat z několika modulů a pomocných modulů.
- Software založený na I/O manageru na PC pro nastavení parametrů a diagnostiku jednotlivých I/O zařízení.
Mezi I/O řadičem a I/O zařízeními je vytvořen aplikační vztah (AR). Tyto AR se používají k definování komunikačních vztahů (CR) s různými charakteristikami pro přenos parametrů, cyklickou výměnu dat a zpracování alarmů.
Charakteristiky I/O zařízení jsou popsány výrobcem zařízení v General Station Description (soubor GSD). Jazyk používaný pro tento účel GSDML (GSD Markup Language) je jazyk založený na XML. Soubor GSD poskytuje softwarovou příručku se základy pro plánování konfigurace systému PROFINET IO.
Každý modul v síti PROFINET má tři adresy:
Protože PROFINET používá TCP/IP, používají se MAC adresy a IP adresy . MAC adresa se změní po výměně zařízení. IP adresa je typ dynamického adresování. Název zařízení se používá pro trvalé adresování.
Pro automatické přiřazení IP adresy, masky podsítě a výchozí brány jsou definovány dvě metody:
V PROFINET IO jsou data zpracování a alarmy vždy přenášena v reálném čase (RT). Režim reálného času v PROFINETu je založen na definicích IEEE a IEC, které umožňují pouze omezenou dobu běhu služeb RT v rámci cyklu sběrnice. Komunikace RT je základem komunikace pro PROFINET IO. Data v reálném čase jsou zpracovávána s vyšší prioritou než data TCP (UDP) / IP. RT poskytuje základ pro komunikaci v reálném čase v oblasti distribuovaných I/O a pro model komponent PROFINET (PROFINET CBA). Tento typ komunikace umožňuje cyklování sběrnice v rozsahu několika set mikrosekund.
Izochronní komunikace s PROFINET je definována konceptem isochronous real time (IRT). U zařízení s funkcí IRT jsou spínací porty integrovány přímo do průmyslového zařízení. Může být například založen na řadičích Ethernet ERTEC 400/200. Doba trvání cyklů výměny dat je zpravidla v rozsahu od několika set mikrosekund do několika milisekund. Rysem komunikace v reálném čase je v podstatě vysoký stupeň determinismu, takže začátek cyklu sběrnice je udržován s vysokou přesností. Začátek cyklu výměny sběrnice se může lišit maximálně o 1 µs (jitter). IRT je vyžadováno například pro aplikace řízení pohybu (procesy řízení polohy).
Profily jsou předdefinované konfigurace funkcí a vlastností dostupných přes PROFINET pro použití ve specifických zařízeních nebo aplikacích. Vyvíjejí je pracovní skupiny PI (PROFINET International) a vydává je PI. Profily jsou nezbytné pro otevřenost, interoperabilitu a zaměnitelnost, aby si koncový uživatel mohl být jistý, že podobná zařízení od různých výrobců fungují standardizovaným způsobem. Uživatel tak umožňuje rozvoj konkurence, která nutí dodavatele zvyšovat produktivitu a snižovat náklady.
Existují také profily PROFINET, například pro kodéry. Další profily jsou vyvíjeny pro řízení pohonu (PROFIdrive) a pro funkční bezpečnost (PROFIsafe). Existují také speciální profily pro vlaky.
Dalším příkladem profilu je PROFIenergy, který zahrnuje služby pro sledování spotřeby energie v reálném čase. V roce 2009 jej navrhla skupina německých automobilek AIDA (Audi, BMW, Mercedes, Porsche a VW), kteří chtěli standardizovaný způsob, jak aktivně řídit spotřebu energie ve svých továrnách. Tento profil se zaměřuje na zařízení a subsystémy s vysokou spotřebou energie, jako jsou roboty, lasery a dokonce i lakovací linky, které mohou pomoci snížit náklady na energii v továrně inteligentním přepínáním zařízení do režimu „spánku“ během přestávek ve výrobě podle očekávání (např. víkendy a jednoduché odstávky). jako nepředvídané (například nehody).
Vývoj: Díky podpoře rozhraní Calling tool může každý výrobce periferních zařízení implementovat libovolný software s podporou TCI a volit parametry a diagnostiku oblasti přístroje bez opuštění programu.
Bezkontaktní rozpoznání a výměna zařízení: Všechna zařízení v oblasti PROFINET detekují své sousedy. To umožňuje výměnu zařízení bez dalších nástrojů a předchozích znalostí v případě poruchy. Čtením těchto informací lze vizualizovat topologii systému.
Parametry serveru: přizpůsobená data si může stáhnout jakýkoli výrobce (např. přes TCI) a automaticky převést na parametry serveru. Restartování se také provede automaticky při výměně zařízení.
Determinismus: PROFINET podporuje deterministický provoz, například pro vysoce přesné řídicí úlohy. Redundance: Koncept redundance je definován v PROFINET a výrazně zvyšuje dostupnost systému. Má všechny vlastnosti sítě ProfiBus
PROFINET je definován organizací PROFIBUS & PROFINET International (PI) a podporován INTERBUS Clubem a od roku 2003 je součástí norem IEC 61158 a IEC 61784.
| Průmyslové sítě | |
|---|---|
| Sběrnice řídicího systému | |
| Distribuované periferie | |
| Technologie pohonu |
|
| Polní zařízení |
|
| Automatizace budov | |