PROFINET ( Process Field Net work ) on Ethernet -yhdistyksen PROFIBUS & PROFINET International (PI) avoin automaatiostandardi. PROFINET käyttää TCP/IP- ja IT-standardeja sekä reaaliaikaista Ethernetiä .
PROFINET-konsepti on modulaarinen, joten käyttäjät voivat valita toimintojen ketjuttamisen itse. Ne vaihtelevat merkittävästi viestintätyypistä riippuen, jotta ne täyttävät jotkin erittäin nopeat vaatimukset.
PROFINETissä on kaksi näkökulmaa PROFINET CBA ja PROFINET IO. PROFINET CBA soveltuu komponenttipohjaiseen viestintään TCP/IP:n kautta ja PROFINET IO:ta käytetään reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon modulaaristen suunnittelujärjestelmien vaatimusten mukaisesti. Molempia viestintävaihtoehtoja voidaan käyttää rinnakkain.
PROFINET IO on suunniteltu reaaliaikaiseen (RT) ja isokroniseen reaaliaikaiseen (IRT) tietoliikenteeseen hajautettujen I/O:iden kanssa. Nimet RT ja IRT kuvaavat yksinkertaisesti PROFINET IO:n viestinnän reaaliaikaisia ominaisuuksia.
PROFINET CBA ja PROFINET IO voivat kommunikoida samanaikaisesti samalla järjestelmäväylällä. Ne voivat toimia yksittäin tai yhdistelmänä niin, että PROFINET I/O -alijärjestelmä näkyy järjestelmän kannalta PROFINET CBA -järjestelmänä.
Näiden toimintojen saavuttamiseksi määritellään kolme protokollaa eri tasoilla:
PROFINET-protokollat voidaan tallentaa ja näyttää Ethernet-verkkoanalyysityökalulla, kuten Wiresharkilla . Topologia voidaan näyttää käyttämällä analyysityökaluja, kuten TH Scope.
PROFINET CBA -järjestelmä koostuu erilaisista automaatiokomponenteista. Yksi komponentti kattaa kaikki mekaaniset, sähköiset ja IT-muuttujat. Komponentti voidaan luoda tavallisilla ohjelmointityökaluilla. Komponentti kuvataan PROFINET Component Description (PCD) -tiedoston avulla, joka on XML-tiedosto. Suunnittelutyökalu lataa nämä kuvaukset ja aktivoi loogiset suhteet yksittäisten komponenttien välillä, jotka luodaan asennuksen viimeistelemiseksi.
Tämä malli on saanut inspiraationsa IEC 61499 -standardista.
CBA:n perusideana on, että koko automaatiojärjestelmä voidaan jakaa autonomisiin toiminta-alijärjestelmiin. Rakenne ja toiminnot voivat olla identtisiä tai hieman muunneltuja useissa järjestelmissä. Jokaista komponenttia ohjataan yleensä vaihtelevalla määrällä tulosignaaleja. Komponentin sisällä ohjausohjelma suorittaa tarvittavat toiminnot ja lähettää vastaavat lähdöt toiselle säätimelle. Associated engineering on riippumaton laitevalmistajasta. Komponenttijärjestelmien välinen tiedonsiirto on vain konfiguroitavissa, eikä se vaadi ohjelmointia. Kommunikointi PROFINET CBA:lla (ei reaaliaikainen) soveltuu väylille, joiden kiertokyselyjakso on noin 50 ... 100 ms. Rinnakkainen RT-kanava tarjoaa PROFINET IO:n kanssa verrattavan sykliajan (useita ms).
PROFINET IO toteuttaa liitännät oheislaitteille. Se määrittää yhteyden alueelle, joka on kytketty oheislaitteisiin. Tämän järjestelmän perusta on reaaliaikaisessa peräkkäisessä ajatuksessa. PROFINET IO määrittää kaiken tiedonsiirron ohjainten ( isäntä ) ja laitteiden ( orja ) välillä sekä konfigurointi- ja diagnostiikkaparametrit. PROFINET IO on suunniteltu vaihtamaan nopeasti tietoja Ethernet-laitealueen välillä ja tukemaan toimittaja-kuluttaja-mallia. PROFIBUS-linjan orja-alueella sijaitsevat laitteet voidaan integroida PROFINET IO -järjestelmiin ilman vaivaa, samoin kuin IO-välityspalvelimeen (orjajärjestelmäväylän edustaja). Laitteen kehittäjä voi toteuttaa PROFINET IO:n minkä tahansa kaupallisesti saatavilla olevan Ethernet-ohjaimen kanssa. Tämä sopii hyvin kommunikointiin linja-autojen kanssa, joiden pyöräily on muutaman ms. IO-järjestelmän konfiguraatio on pidetty lähes identtisenä PROFIBUS "look and feel" -järjestelmän kanssa. PROFINET IO sisältää aina reaaliaikaisen konseptin. PROFINET IO -järjestelmä koostuu seuraavista laitteista:
- I/O-ohjain, joka hallitsee automaatiotehtäviä.
- I/O-laitteita, jotka ovat laitealue, ohjataan ja ohjataan I/O-ohjaimella. I/O-laite voi koostua useista moduuleista ja apumoduuleista.
- I/O-hallintaan perustuva PC-pohjainen ohjelmisto parametrien asettamiseen ja yksittäisten I/O-laitteiden diagnosointiin.
Sovellussuhde (AR) muodostetaan I/O-ohjaimen ja I/O-laitteiden välille. Näitä AR:ita käytetään määrittelemään viestintäsuhteita (CR), joilla on erilaiset ominaisuudet parametrien siirtoa, syklistä tiedonvaihtoa ja hälytysten käsittelyä varten.
I/O-laitteen ominaisuudet on kuvattu laitteen valmistajan yleisessä aseman kuvauksessa (GSD-tiedosto). Tähän tarkoitukseen käytetty kieli GSDML (GSD Markup Language) on XML-pohjainen kieli. GSD-tiedosto sisältää ohjelmistooppaan, joka sisältää perusteet PROFINET IO -järjestelmän konfiguroinnin suunnitteluun.
Jokaisella PROFINET-verkon moduulilla on kolme osoitetta:
Koska PROFINET käyttää TCP/IP:tä, käytetään MAC-osoitteita ja IP-osoitteita . MAC-osoite muuttuu, kun laite vaihdetaan. IP-osoite on eräänlainen dynaaminen osoitus. Laitteen nimeä käytetään pysyvään osoitteeseen.
IP-osoitteen, aliverkon peitteen ja oletusyhdyskäytävän automaattista määrittämistä varten määritetään kaksi tapaa:
PROFINET IO:ssa käsittely- ja hälytystiedot lähetetään aina reaaliajassa (RT). PROFINETin reaaliaikainen tila perustuu IEEE- ja IEC-määritelmiin, jotka sallivat RT-palveluille vain rajoitetun ajan väyläjakson sisällä. RT-viestintä on PROFINET IO:n viestinnän perusta. Reaaliaikaiset tiedot käsitellään korkeammalla prioriteetilla kuin TCP (UDP) / IP-tiedot. RT tarjoaa perustan reaaliaikaiselle tiedonsiirrolle hajautetun I/O:n alalla ja PROFINET-komponenttimallille (PROFINET CBA). Tämän tyyppinen viestintä mahdollistaa väylän pyöräilyn muutaman sadan mikrosekunnin alueella.
Isokroninen tiedonsiirto PROFINETin kanssa määritellään isokronisen reaaliajan (IRT) käsitteellä. IRT-toiminnallisissa laitteissa kytkentäportit on integroitu suoraan teollisuuslaitteeseen. Se voi esimerkiksi perustua ERTEC 400/200 Ethernet-ohjaimiin. Tiedonvaihtojaksojen kesto on pääsääntöisesti useista sadasta mikrosekunnista useisiin millisekunteihin. Reaaliaikaisen viestinnän ominaisuus on olennaisesti korkea determinismi, joten väyläsyklin aloitus säilyy suurella tarkkuudella. Väylän vaihtojakson alku voi poiketa enintään 1 µs (värinä). IRT:tä tarvitaan esimerkiksi liikkeenohjaussovelluksiin (paikannusohjausprosessit).
Profiilit ovat ennalta määritettyjä toimintojen ja ominaisuuksien määrityksiä, jotka ovat saatavilla PROFINETin kautta käytettäväksi tietyissä laitteissa tai sovelluksissa. Ne ovat PI-työryhmien (PROFINET International) kehittämiä ja PI:n julkaisemia. Profiilit ovat välttämättömiä avoimuuden, yhteentoimivuuden ja vaihdettavuuden kannalta, jotta loppukäyttäjä voi olla varma, että eri valmistajien samankaltaiset laitteet toimivat standardoidusti. Tällä tavoin käyttäjä mahdollistaa kilpailun kehittymisen, mikä pakottaa toimittajat lisäämään tuottavuutta ja alentamaan kustannuksia.
Siellä on myös PROFINET-profiileja esimerkiksi enkoodereita varten. Muita profiileja kehitetään taajuusmuuttajan ohjaukseen (PROFIdrive) ja toimintaturvallisuuteen (PROFIsafe). Junille on myös erikoisprofiileja.
Toinen esimerkki profiilista on PROFIenergy, joka sisältää palvelut energiankulutuksen reaaliaikaiseen seurantaan. Sitä ehdotti vuonna 2009 saksalaisten autonvalmistajien AIDA-ryhmä (Audi, BMW, Mercedes, Porsche ja VW), jotka halusivat standardoidun tavan hallita aktiivisesti energiankulutusta tehtaissaan. Tämä profiili on kohdistettu paljon virtaa kuluttaviin laitteisiin ja alajärjestelmiin, kuten robotteihin, lasereihin ja jopa maalilinjoihin, jotka voivat auttaa vähentämään tehtaan energiakustannuksia kytkemällä laitteet älykkäästi "lepotilaan" tuotantotaukojen aikana (esim. viikonloput ja yksinkertaiset seisokit). odottamattomina (esimerkiksi onnettomuudet).
Kehitys: Calling tool -rajapinnan tuen ansiosta jokainen oheislaitteiden valmistaja voi ottaa käyttöön minkä tahansa TCI-tuetun ohjelmiston ja valita instrumenttialueen parametrit ja diagnoosit poistumatta ohjelmasta.
Kosketukseton laitteiden tunnistus ja vaihto: Kaikki PROFINET-alueen laitteet havaitsevat naapurit. Tämä mahdollistaa laitteiden vaihtamisen ilman lisätyökaluja ja aiempaa tietämystä toimintahäiriön sattuessa. Lukemalla nämä tiedot järjestelmän topologia voidaan visualisoida.
Palvelinparametrit: mikä tahansa valmistaja voi ladata mukautettuja tietoja (esim. TCI:n kautta) ja muuntaa ne automaattisesti palvelinparametreiksi. Uudelleenkäynnistys suoritetaan myös automaattisesti, kun laite vaihdetaan.
Determinismi: PROFINET tukee determinististä liikennettä esimerkiksi erittäin tarkkoihin ohjaustehtäviin. Redundanssi: Redundanssin käsite on määritelty PROFINETissä ja se lisää merkittävästi järjestelmän käytettävyyttä. Siinä on kaikki ProfiBus-verkon ominaisuudet
PROFINETin määrittelee PROFIBUS & PROFINET International (PI), ja INTERBUS Club tukee sitä. Vuodesta 2003 lähtien se on osa IEC 61158- ja IEC 61784 -standardeja.
| Teollisuuden verkot | |
|---|---|
| Ohjausjärjestelmän väylät | |
| Hajautetut oheislaitteet | |
| Ajotekniikka |
|
| Kenttälaitteet |
|
| Rakennusautomaatio | |