Hva er ProfiNet: Arkitektur, arbeid, typer og applikasjoner

Profinet-teknologien ble utviklet og publisert av PROFIBUS & PROFINET International tidlig i 2000. PROFINET er en innovativ og åpen standard industriell Ethernet-løsning som brukes til å utveksle data mellom kontrollere og enheter i industriell automasjon . PROFINET-konseptet tilfredsstiller ganske enkelt alle industrielle automasjonsteknologikrav ved å bruke IT-standarder som TCP/IP og XML for kommunikasjon, konfigurering og diagnostisering av feltenheter/maskiner. Så det er den godt vedtatte industrielle Ethernet-løsningen. Så denne artikkelen gir kort informasjon om Profibus – arbeid med applikasjoner.

Hva er Profinet?

PROFINET (prosessfelt Net) er en industriell kommunikasjonsstandard basert på internasjonale standarder som er designet for utveksling av data mellom enheter og kontrollere i et industrielt kontrollsystem. Her er kontrollerne PLS-er, PAC-er eller DCS-er, mens enheter er synssystemer, I/O-blokker, RFID-lesere, prosessinstrumenter, stasjoner, proxyer osv. Siden dette er en åpen standard, har så mange produsenter designet PROFINET-produkter som PAC-er, PLSer, roboter, stasjoner, IOer, proxyer og diagnoseverktøy.

Ved å bruke denne industrielle kommunikasjonsstandarden kan vi koble til HMI, PLC , Distribuert I/O, en sensor , forskjellig sendere , VFD og aktuatorer på et enkelt nettverk. Profinet gir raskere responstid og dermed blir datainnsamlingen enda bedre.

Industrial Profinet er tilgjengelig med skjerming som gir overlegen ytelse i et elektrisk støyende miljø. For å identifisere Profinet-enheter, bør den defineres av enhetsnavn med IP-adresse. Hver enhet i et nettverk bør tildeles etter IP-adresse for å kommunisere. Profinet brukes som en ekstern I/O som ligner på Profibus-DP for å gi en svært rask kommunikasjonshastighet.

I det større nettverket brukes en nettverkssvitsj for å koble til Profinet for enkel distribusjon. Enheten til profinet identifiseres gjennom gyldige IP-adresser. For eksempel, hvis profinet-enheten har en 191.127.0.20 IP-adresse der de tre første sifrene inkluderer nettverksinformasjon og det siste sifferet er et enhetsnummer.

ProfiNet-arkitektur

PROFINET er en kommunikasjonsprotokoll som hovedsakelig er designet for utveksling av data mellom kontrollere så vel som enheter innenfor en automatiseringsinnstilling. Så det er den mest brukte industribaserte Ethernet-løsningen. Siden PROFINET er en åpen standard, har en rekke produsenter utviklet ulike produkter av PROFINET som PLSer, Roboter, PACer, Proxies, IOer, diagnoseverktøy, Drives, etc.
PROFINET definerer ganske enkelt syklisk og asyklisk kommunikasjon mellom ulike komponenter som diagnostikk, alarmer, funksjonell sikkerhet og tilleggsinformasjon. Så PROFINET bruker standard Ethernet som kommunikasjonsmedium for å koble disse komponentene.

PROFINET-komponenter i et nettverk er koblet sammen med Ethernet-kabler, og det tillater andre Ethernet-protokoller å sameksistere i en lignende infrastruktur. I tillegg til PROFINET kan du bruke andre protokoller basert på Ethernet for å balansere nettverket som SNMP, OPC UA, HTTP eller MQTT.
ProfiNet-arkitekturen basert på ISO/ OSI-modell er vist nedenfor. PROFINET lever på 7 lag av ISO/OSI-modus som er applikasjonslaget. Generelt sett definerer denne syv-lags ISO/OSI-modellen ganske enkelt kommunikasjonssystemets abstraksjonslag.

ProfiNet arbeider

Industriell automatisering trenger ofte høyhastighets så vel som deterministisk kommunikasjon, som betyr å levere meldinger nøyaktig når de er forventet. Så, PROFINET bør sørge for at meldingene leveres med passende hastighet og determinisme basert på oppgaven. Men ikke alle applikasjoner trenger lignende ytelse.

PROFINET leverer data ved hjelp av forskjellige kommunikasjonskanaler som vist i arkitekturen ovenfor for å sikre passende ytelse som TCP/IP eller UDP/IP, RT (PROFINET sanntid) IRT (isokron sanntid) og TSN (tidssensitiv nettverk).

PROFINET bruker TCP/IP ellers UDP/IP-kommunikasjon, spesielt for ikke-tidskritiske oppgaver som konfigurasjon og parameterisering. På grunn av den ekstra ventetiden og jitter knyttet til kommunikasjon basert på IP, er denne teknikken upassende for tidskritiske oppgaver.

PROFINET bruker en RT-kanal for å levere data på en veldig rask og deterministisk måte å bruke i tidskritisk-baserte applikasjoner. PROFINET RT oppfyller behovene til de fleste tidskritiske applikasjoner. Så den generelle ytelsen avhenger hovedsakelig av utformingen av nettverket, men du kan oppnå syklustider fra 250 µs – 512 ms. Så du trenger ikke spesiell konfigurasjon eller maskinvare for å bruke sanntidsmekanismen til PROFINET fordi alle produktene til PROFINET er utstyrt med denne kapasiteten.

PROFINET IRT brukes til å øke ytelsen slik at den reduserer utskiftbare dataforsinkelser ved å øke reglene som brukes til å bytte Ethernet-trafikk og også lage spesielle regler for trafikken til PROFINET. Denne IRT-en er valgfri og kreves bare i eksakte høyytelsesbaserte applikasjoner som trykkpresser og pakkemaskiner.

Den nyeste PROFINET-spesifikasjonen V2.4 lanserer en fjerde kommunikasjonskanal som PROFINET over TSN. Dette er en ny teknologi som sitter på datalinklaget i ISO/OSI-modellen. Det er et sett med IEEE 802-standarder som brukes til å gjøre Ethernet deterministisk som standard. Noen av IEEE-standardene er; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB & IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNet-typer

Profinets er tilgjengelige i to typer basert på kabler som brukes som kobberkabler og fiberoptiske kabler.

Profinet kobberkabel

Dette er en grønnfarget og 4-leder skjermet kabel og den støtter opptil 100 Mbps Fast Ethernet på 100 meters avstand. Ved å bruke denne kabelen oppnås Full Duplex-overføring som betyr at dataene overføres i to retninger samtidig. I tillegg, for overføringshastigheter på 1 Gbps, brukes 8-kjerners kobberkabler.

PROFINET kobberkablene er tilgjengelige i fire typer type-A, type-B, type-R og type-C.

• Type-A kobberkabler brukes hovedsakelig til faste installasjoner.
• Type-B kobberkabler brukes der bøying er tilstede. Disse typer kabler kan motstå vibrasjoner eller sporadiske bevegelser.
• Type-R kobberkabler brukes i robotapplikasjoner.
• Type C kobberkabler brukes i spesialiserte applikasjoner og de kan motstå bevegelse så vel som dynamiske miljøer. For eksempel roterende maskiner.
• Andre kobberkabler er også der som etterfølgende kabler som brukes til bevegelige deler, nedgravde kabler som brukes i underjordisk kommunikasjon, og flammehemmende ikke-korrosive kabler som brukes til brannbeskyttelse.

Profinet fiberoptiske kabler

Disse kablene bruker to parallelle ledninger som brukes for montering av kontakter direkte. Disse typer kabler har opptil 100 Mbit/s hastigheter og også full duplekskommunikasjon.

Disse typer kabler gir mange fordeler som at de kan dekke kilometer med avstander, og gir total elektrisk isolasjon mellom anleggsregioner. I tillegg er disse kablene motstandsdyktige mot elektromagnetisk interferens. Disse kablene er tilgjengelige i to typer Type B og Type C der Type B type kabler brukes for fleksibel eller stasjonær bruk og Type C kabler brukes til spesielle applikasjoner som vibrasjon, permanent bevegelse, etc.

ProfiNet vs Ethernet

De forskjeller mellom Profinet og Ethernet er omtalt nedenfor.

ProfiNet vs Profibus

De forskjeller mellom Profinet og Profibus er omtalt nedenfor.

Profinet Connector

Profinet-kontakter er spesielt designet for termineringer av profinet-kabler. Disse kontaktene er veldig populære på grunn av deres rimelige priser og også enkle bruk. Så disse er brukervennlige, kobles raskt til, gir høy ytelse, strukturen er stiv, støtbestandig og vedlikeholdsfri.

ProfiNet Topologi

Innen nettverksdesign er fleksibilitet og layout hovedtrekkene til PROFINET. Den støtter tilnærmet ubegrensede kombinasjonsmuligheter når alle typiske Ethernet-topologier brukes. Det er forskjellige grunnleggende PROFINET-topologier der, så riktig topologivalg er viktig for PROFINET-automatiseringsanleggets design. Etter dette designet må topologien justeres. For å sette opp profinet-topologien kan det være nødvendig med ekstra brytere. De forskjellige grunnleggende PROFINET-topologiene er tilgjengelige som stjerne-, tre- og linjetopologier.

Stjernetopologi

Stjernetopologien er passende for områder inkludert delvis geografisk utvidelse. Denne topologien opprettes automatisk hvis flere kommunikasjonsnoder er alliert med en generell svitsj. Hvis noden til et enkelt PROFINET svikter eller blir løsrevet, vil andre noder til PROFINET fungere kontinuerlig. Men hvis midtbryteren mislykkes, vil kommunikasjonen bli avbrutt til alle de tilkoblede nodene.

Tretopologi

En tretopologi dannes ved å koble forskjellige stjernenettverk til et enkelt nettverk. Den funksjonelle enheten dannes av delene av automasjonsanlegget som er forent til stjernepunkter. Så disse er sammenkoblet gjennom nabosvitsjer. I stjernepunkt fungerer en enkelt bryter som en signalfordeler.

Linjetopologi

Linjetopologien er mye brukt i automasjonsanlegg for transportbånd og brukes også i små maskinapplikasjoner. Enhetene til PROFINET er utstyrt med en integrert bryter for å hjelpe linjetopologiene med å gjenkjenne. Når linjeavbrudd oppstår når linjetopologier brukes, kan enhetene som er arrangert etter den feilede enheten ikke lenger få kontakt med. Så dette kan unngås ved å utvide linjen til en ringform med en redundansprotokoll.

Fordeler

De ProfiNet fordeler Inkluder følgende.

• PROFINET gir deg de beste måtene å forbedre produktiviteten din med fire viktige fordeler fleksibilitet, åpenhet, ytelse og effektivitet.
• Høy operativ tilgjengelighet og pålitelighet.
• Tilgjengelighet av transparente data.
• Enkel og feilfri kombinasjon av etablerte Fieldbus-systemer gjennom gatewayer/proxyer.
• Den har meningsfulle og detaljerte diagnostiske alternativer.
• Ved å bruke Profinet kan vi utføre forskjellige topologialternativer som stjerne, linje, ring og tre.
• Den tilbyr topologigjenkjenning og diagnostikk for rask og dyktig nettverksoppstart.
• Den funksjonelle sikkerheten til Profibus unngår farer på grunn av den falske industrielle maskinens funksjon

applikasjoner

De applikasjoner av ProfiNe t inkludere følgende.

• PROFINET brukes i forskjellige applikasjoner som prosessautomatisering, produksjon, sikkerhet og isokrone bevegelseskontrollapplikasjoner.
• PROFINET brukes i alle automatiseringstekniske områder.
• Dette er en åpen industriell Ethernet-løsning basert på internasjonale standarder som brukes for utveksling av data mellom enheter og kontrollere innenfor en automatiseringsinnstilling.
• Prosessfelt Net brukes av Siemens PLC.
• PROFINET brukes i ulike felt for implementering av automasjonsløsninger som prosessautomatisering, bygningsautomasjon og fabrikkautomatisering.
• PROFINET brukes over Industrial Ethernet for datakommunikasjon.
• Det brukes generelt i automatiseringsprosessen for å endre og kontrollere medier som væsker og gasser.
• Disse brukes også i forskjellige områder som drivstoffgassforsyning, automatisering og kontroll for avløpsvann eller vannbehandling.
• Den brukes til å behandle planter i drikkevareindustrien, meierier og til matproduksjon.
• Den er anvendelig i et bredt spekter av bransjer som gass, bilindustri, olje, logistikk og mange flere.

Altså handler dette om en oversikt over en Profinet teknologi – arbeid med applikasjoner. Dette er den viktigste industrielle Ethernet-standarden på markedet. Dette er fremtidsrettet teknologi og etablert globalt som støttes av flere produktleverandører for å sikre investeringsbeskyttelse og langsiktig tilgjengelighet. Her er et spørsmål til deg, hva er Profibus?