Mis on ProfiNet: arhitektuur, töö, tüübid ja rakendused

Profineti tehnoloogia töötas välja ja avaldas PROFIBUS & PROFINET International 2000. aasta alguses. PROFINET on uuenduslik ja avatud standardiga tööstusliku Etherneti lahendus, mida kasutatakse andmete vahetamiseks kontrollerite ja seadmete vahel tööstusautomaatika . PROFINETi kontseptsioon rahuldab lihtsalt kõik tööstusautomaatika tehnoloogia nõuded, kasutades IT-standardeid nagu TCP/IP ja XML väliseadmete/masinate suhtlemiseks, konfigureerimiseks ja diagnoosimiseks. Seega on see hästi omaks võetud Industrial Etherneti lahendus. Seega annab see artikkel lühiteavet Profibusi – rakendustega töötamise kohta.

Mis on Profinet?

PROFINET (process field Net) on rahvusvahelistel standarditel põhinev tööstuslik sidestandard, mis on mõeldud andmevahetuseks seadmete ja kontrollerite vahel tööstuslikus juhtimissüsteemis. Siin on kontrolleriteks PLC-d, PAC-id või DCS-id, samas kui seadmed on nägemissüsteemid, I/O-plokid, RFID-lugerid, protsessiinstrumendid, draivid, puhverserverid jne. Kuna tegemist on avatud standardiga, on paljud tootjad loonud PROFINETi tooteid, nagu PAC-id, PLC-d, robotid, draivid, IO-d, puhverserverid ja diagnostikatööriistad.

Seda tööstuslikku sidestandardit kasutades saame ühendada HMI, PLC , hajutatud I/O, a andur , erinev saatjad , VFD ja täiturmehhanismid ühes võrgus. Profinet pakub kiiremat reageerimisaega, seega muutub andmete kogumine veelgi paremaks.

Industrial Profinet on saadaval varjestusega, mis tagab suurepärase jõudluse elektriliselt mürarikkas keskkonnas. Profineti seadmete tuvastamiseks tuleks see määratleda seadme nime ja IP-aadressi järgi. Igale võrgus olevale seadmele tuleb suhtlemiseks eraldada IP-aadress. Profinetit kasutatakse Profibus-DP-ga sarnase kaug-I/O-na, et tagada väga kiire side.

Suuremas võrgus kasutatakse Profineti ühendamiseks võrgulülitit lihtsaks levitamiseks. Proneti seade tuvastatakse kehtivate IP-aadresside kaudu. Näiteks kui profinet-seadme IP-aadress on 191.127.0.20, mille kolm esimest numbrit sisaldavad võrguteavet ja viimane number on seadme number.

ProfiNeti arhitektuur

PROFINET on sideprotokoll, mis on mõeldud peamiselt andmete vahetamiseks kontrollerite ja seadmete vahel automatiseerimisseadetes. Seega on see kõige laialdasemalt kasutatav tööstuslik Etherneti lahendus. Kuna PROFINET on avatud standard, siis on mitmed tootjad välja töötanud PROFINETi erinevaid tooteid nagu PLC-d, robotid, PAC-id, puhverserverid, IO-d, diagnostikatööriistad, draivid jne.
PROFINET lihtsalt määratleb tsüklilise ja atsüklilise suhtluse erinevate komponentide vahel, nagu diagnostika, häired, funktsionaalne ohutus ja lisateave. Seega kasutab PROFINET nende komponentide ühendamiseks sidemeediumina standardset Etherneti.

Võrgus olevad PROFINETi komponendid on ühendatud Etherneti kaablitega ja see võimaldab teistel Etherneti protokollidel sarnases infrastruktuuris koos eksisteerida. Lisaks PROFINETile saate võrgu tasakaalustamiseks kasutada muid Ethernetil põhinevaid protokolle, nagu SNMP, OPC UA, HTTP või MQTT.
ProfiNeti arhitektuur põhineb ISO/ OSI mudel on näidatud allpool. PROFINET töötab ISO/OSI režiimi seitsmel kihil, mis on rakenduskiht. Üldiselt määratleb see seitsmekihiline ISO/OSI mudel lihtsalt sidesüsteemi abstraktsioonikihid.

ProfiNet töötab

Tööstusautomaatika vajab sageli nii kiiret kui ka deterministlikku suhtlust, mis tähendab sõnumite edastamist täpselt siis, kui neid oodatakse. Seega peaks PROFINET veenduma, et sõnumid edastatakse ülesandest lähtuvalt sobiva kiirusega ja determinismiga. Kuid mitte kõik rakendused ei vaja sarnast jõudlust.

PROFINET edastab andmeid erinevate sidekanalite abil, nagu on näidatud ülaltoodud arhitektuuris, et tagada sobiv jõudlus TCP/IP või UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (isokroonne reaalajas) ja TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET kasutab TCP/IP-d, muidu UDP/IP-sidet, eriti mitteajakriitiliste toimingute jaoks, nagu konfigureerimine ja parameetrite määramine. IP-põhise suhtlusega seotud täiendava latentsuse ja värina tõttu ei sobi see tehnika ajakriitiliste toimingute jaoks.

PROFINET kasutab RT-kanalit andmete edastamiseks väga kiirel ja deterministlikul viisil, et kasutada seda ajakriitilistes rakendustes. PROFINET RT täidab enamiku ajakriitiliste rakenduste vajadused. Seega sõltub üldine jõudlus peamiselt võrgu konstruktsioonist, kuid võite saavutada tsükliajad vahemikus 250 µs kuni 512 ms. Seega pole PROFINETi reaalajas mehhanismi kasutamiseks vaja spetsiaalset konfiguratsiooni ega riistvara, kuna kõik PROFINETi tooted on varustatud selle võimsusega.

PROFINET IRT-d kasutatakse jõudluse suurendamiseks, nii et see vähendab muutuvaid andmeviivitusi, suurendades Etherneti liikluse vahetamiseks kasutatavaid reegleid ja luues ka PROFINETi liikluse jaoks erireegleid. See IRT on valikuline ja nõutav ainult täpsetes suure jõudlusega rakendustes, nagu trükipressid ja pakkimismasinad.

Uusim PROFINETi spetsifikatsioon V2.4 käivitab neljanda sidekanali, nagu PROFINET TSN-i kaudu. See on uus tehnoloogia, mis asub ISO/OSI mudeli andmesidekihil. See on IEEE 802 standardite kogum, mida kasutatakse Etherneti vaikimisi deterministlikuks muutmiseks. Mõned IEEE standardid on; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB ja IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNeti tüübid

Profinetid on saadaval kahte tüüpi, mis põhinevad kasutatavatel kaablitel nagu vaskkaablid ja kiudoptilised kaablid.

Profinet vaskkaabel

See on rohelise värvi ja 4-juhtmeline varjestatud kaabel, mis toetab kuni 100 Mbps Fast Etherneti 100 meetri kaugusel. Selle kaabli abil saavutatakse täisdupleksedastus, mis tähendab, et andmeid edastatakse samaaegselt kahes suunas. Lisaks kasutatakse 1 Gbps edastuskiiruse jaoks 8-soonelisi vaskkaableid.

PROFINETi vaskkaablid on saadaval nelja tüüpi A-, B-, R- ja C-tüüpi.

• A-tüüpi vaskkaableid kasutatakse peamiselt püsipaigaldiste jaoks.
• B-tüüpi vaskkaableid kasutatakse seal, kus on olemas paindumine. Seda tüüpi kaablid taluvad vibratsiooni või aeg-ajalt liikumist.
• R-tüüpi vaskkaableid kasutatakse robotirakendustes.
• C-tüüpi vaskkaableid kasutatakse spetsiaalsetes rakendustes ja need peavad vastu nii liikumisele kui ka dünaamilisele keskkonnale. Näiteks pöörlevad masinad.
• Seal on ka teisi vaskkaableid, nagu liikuvate osade jaoks kasutatavad järelkaablid, maa-aluses sides kasutatavad maetud kaablid ja tulekaitseks kasutatavad leegiaeglustavad mittesöövitavad kaablid.

Profinet fiiberoptilised kaablid

Need kaablid kasutavad kahte paralleelset juhet, mida kasutatakse otse pistikute kokkupanekuks. Seda tüüpi kaablitel on kiirus kuni 100 Mbit/s ja ka täisdupleksside.

Seda tüüpi kaablid pakuvad palju eeliseid, näiteks suudavad läbida kilomeetrite pikkuseid vahemaid ja tagavad täieliku elektriisolatsiooni tehasepiirkondade vahel. Lisaks on need kaablid vastupidavad elektromagnetilistele häiretele. Need kaablid on saadaval kahte tüüpi B- ja C-tüüpi, kus B-tüüpi kaableid kasutatakse paindlikuks või statsionaarseks kasutamiseks ning C-tüüpi kaableid kasutatakse erirakenduste jaoks, nagu vibratsioon, püsiliikumine jne.

ProfiNet vs Ethernet

The Profineti ja Etherneti erinevused arutatakse allpool.

ProfiNet vs Profibus

The Profineti ja Profibusi erinevused arutatakse allpool.

Profineti pistik

Profinet Connectors on spetsiaalselt loodud profineti kaablite otste jaoks. Need pistikud on väga populaarsed oma taskukohasuse ja ka lihtsa kasutamise tõttu. Seega on need kasutajasõbralikud, ühendavad kiiresti, tagavad suure jõudlusega, nende struktuur on jäik, põrutuskindel ja ka hooldusvaba.

ProfiNeti topoloogia

Võrgukujunduses on PROFINETi peamised omadused paindlikkus ja paigutus. See toetab ligikaudu piiramatuid kombinatsioonivalikuid, kui kasutatakse kõiki tüüpilisi Etherneti topoloogiaid. Seal on erinevad põhilised PROFINET-topoloogiad, seega on õige topoloogia valik PROFINET-automaatikatehase projekteerimisel oluline. Pärast seda disaini tuleb topoloogiat kohandada. Proneti topoloogia seadistamiseks võib vaja minna lisalüliteid. Saadaval on erinevad PROFINETi põhitopoloogiad, nagu tähe-, puu- ja liinitopoloogiad.

Tähtede topoloogia

Tärni topoloogia sobib piirkondadele, sealhulgas osalise geograafilise laienduse jaoks. See topoloogia luuakse automaatselt, kui mitmed sidesõlmed on ühendatud üldlülitiga. Kui ühe PROFINETi sõlm ebaõnnestub või on eraldunud, töötavad teised PROFINETi sõlmed pidevalt. Kuid kui keskmine lüliti ebaõnnestub, katkeb side kõigi ühendatud sõlmedega.

Puu topoloogia

Puu topoloogia moodustatakse erinevate tähtvõrkude ühendamisel ühte võrku. Funktsionaalüksuse moodustavad automaatikatehase osad, mis on ühendatud tähtpunktidega. Nii et need on omavahel võrku ühendatud naaberlülitite kaudu. Tähepunktis töötab üks lüliti nagu signaalijaotur.

Joone topoloogia

Liinide topoloogiat kasutatakse laialdaselt konveierilintide automaatikatehastes ja seda kasutatakse ka väikestes masinates. PROFINETi seadmed on varustatud integreeritud lülitiga, mis aitab liinitopoloogiaid tuvastada. Kui liinitopoloogiate kasutamisel tekib liinikatkestus, ei saa pärast rikkis seadet paigutatud seadmetega enam ühendust luua. Nii et seda saab vältida, laiendades liini koondamisprotokolli abil ringikujuliseks.

Eelised

The ProfiNeti eelised sisaldama järgmist.

• PROFINET pakub teile parimaid viise oma tootlikkuse parandamiseks nelja olulise eelisega: paindlikkus, avatus, jõudlus ja tõhusus.
• Kõrge töökindlus ja töökindlus.
• Läbipaistvate andmete juurdepääsetavus.
• Lihtne ja veatu väljakujunenud Fieldbus süsteemide kombinatsioon lüüside/puhverserverite kaudu.
• Sellel on sisukad ja üksikasjalikud diagnostikavalikud.
• Profineti abil saame teostada erinevaid topoloogiavalikuid, nagu täht, joon, ring ja puu.
• See pakub topoloogiatuvastust ja diagnostikat võrgu kiireks ja asjatundlikuks kasutuselevõtuks.
• Profibusi funktsionaalne ohutus väldib ohte, mis tulenevad tööstusmasinate valest toimimisest

Rakendused

The ProfiNe rakendused t sisaldama järgmist.

• PROFINETit kasutatakse erinevates rakendustes, nagu protsesside automatiseerimine, tootmine, ohutus ja isokroonne liikumisjuhtimine.
• PROFINETit kasutatakse kõigis automaatikatehnika valdkondades.
• See on rahvusvahelistel standarditel põhinev avatud tööstusliku Etherneti lahendus, mida kasutatakse andmete vahetamiseks seadmete ja kontrollerite vahel automatiseerimisseadetes.
• Protsessivälja Net kasutab Siemens PLC.
• PROFINETit kasutatakse erinevates valdkondades automatiseerimislahenduste juurutamiseks nagu protsessiautomaatika, hooneautomaatika ja tehaseautomaatika.
• PROFINETi kasutatakse andmesideks tööstusliku Etherneti kaudu.
• Seda kasutatakse üldiselt automatiseerimisprotsessis meediumite, nagu vedelikud ja gaasid, muutmiseks ja juhtimiseks.
• Neid kasutatakse ka erinevates valdkondades, nagu kütusegaasivarustus, reovee või veepuhastuse automaatika ja juhtimine.
• Seda kasutatakse joogitööstuse, meiereide ja toiduainete tootmise tehaste töötlemiseks.
• Seda saab kasutada paljudes tööstusharudes, nagu gaas, autotööstus, nafta, logistika ja palju muud.

Seega on see kõik umbes ülevaade Profinetist tehnoloogia – rakendustega töötamine. See on turul kõige olulisem tööstuslik Etherneti standard. See on tulevikku suunatud ja ülemaailmselt juurdunud tehnoloogia, mida toetavad mitmed tootemüüjad, et tagada investeeringute kaitse ja pikaajaline kättesaadavus. Siin on teile küsimus, mis on Profibus?