Hvad er ProfiNet: Arkitektur, arbejde, typer og dets applikationer

Profinet-teknologien er udviklet og udgivet af PROFIBUS & PROFINET International i begyndelsen af ​​2000. PROFINET er en innovativ og åben standard industriel Ethernet-løsning, der bruges til at udveksle data mellem controllere og enheder i industriel automation . PROFINET-konceptet opfylder ganske enkelt alle krav til industriel automationsteknologi ved at bruge IT-standarder som TCP/IP & XML til kommunikation, konfiguration og diagnosticering af feltenheder/maskiner. Så det er den velanpassede industrielle Ethernet-løsning. Så denne artikel giver kort information om Profibus - arbejde med applikationer.

Hvad er Profinet?

PROFINET (proces field Net) er en industriel kommunikationsstandard baseret på internationale standarder, som er designet til udveksling af data mellem enheder og controllere i et industrielt kontrolsystem. Her er controllere PLC'er,  PAC'er eller DCS'er, mens enheder er vision-systemer, I/O-blokke, RFID-læsere, procesinstrumenter, drev, proxyer osv. Da dette er en åben standard, har så mange producenter designet PROFINET-produkter som PAC'er, PLC'er, robotter, drev, IO'er, proxyer og diagnostiske værktøjer.

Ved at bruge denne industrielle kommunikationsstandard kan vi forbinde HMI, PLC , Distribueret I/O, en sensor , forskellige sendere , VFD og aktuatorer på et enkelt netværk. Profinet giver en hurtigere svartid, så dataindsamlingen bliver endnu bedre.

Industrial Profinet fås med afskærmning, som giver overlegen ydeevne i et elektrisk støjende miljø. For at identificere Profinet-enheder skal det defineres ved enhedsnavn med IP-adresse. Hver enhed i et netværk bør tildeles efter IP-adresse for at kommunikere. Profinet bruges som en ekstern I/O svarende til Profibus-DP for at give en meget hurtig kommunikationshastighed.

I det større netværk bruges en netværksswitch til at forbinde Profinet for enkel distribution. Profinets enhed identificeres gennem gyldige IP-adresser. For eksempel, hvis profinet-enheden har en 191.127.0.20 IP-adresse, hvor de første tre cifre inkluderer netværksoplysninger, og det sidste ciffer er et enhedsnummer.

ProfiNet arkitektur

PROFINET er en kommunikationsprotokol, der hovedsageligt er designet til udveksling af data mellem controllere såvel som enheder inden for en automatiseringsindstilling. Så det er den mest udbredte industribaserede Ethernet-løsning. Da PROFINET er en åben standard, så har en række producenter udviklet forskellige produkter af PROFINET som PLC'er, Robotter, PAC'er, Proxies, IO'er, diagnostiske værktøjer, Drives, osv.
PROFINET definerer ganske enkelt cyklisk og acyklisk kommunikation mellem forskellige komponenter som diagnostik, alarmer, funktionel sikkerhed og yderligere information. Så PROFINET bruger standard Ethernet som kommunikationsmedium til at forbinde disse komponenter.

PROFINET-komponenter i et netværk er forbundet med Ethernet-kabler, og det tillader andre Ethernet-protokoller at sameksistere i en lignende infrastruktur. Ud over PROFINET kan du bruge andre protokoller baseret på Ethernet til at balancere netværket som SNMP, OPC UA, HTTP eller MQTT.
ProfiNet-arkitekturen baseret på ISO/ OSI model er vist nedenfor. PROFINET lever på 7 lag af ISO/OSI-tilstanden, som er applikationslaget. Generelt definerer denne syv-lags ISO/OSI-model simpelthen kommunikationssystemets abstraktionslag.

ProfiNet arbejder

Industriel automatisering har ofte brug for højhastigheds- såvel som deterministisk kommunikation, hvilket betyder, at man leverer beskeder præcist, når de forventes. Så PROFINET bør sørge for, at beskederne leveres med en passende hastighed og determinisme baseret på opgaven. Men ikke alle applikationer har brug for lignende ydeevne.

PROFINET leverer data ved hjælp af forskellige kommunikationskanaler som vist i ovenstående arkitektur for at sikre passende ydeevne f.eks TCP/IP eller UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time), IRT (Isochronous Real-Time) og TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET bruger TCP/IP ellers UDP/IP-kommunikation, især til ikke-tidskritiske opgaver som konfiguration samt parametrering. På grund af den ekstra latens og jitter forbundet med kommunikation baseret på IP, er denne teknik uegnet til tidskritiske opgaver.

PROFINET bruger en RT-kanal til at levere data på en meget hurtig og deterministisk måde til brug i tidskritiske applikationer. PROFINET RT opfylder behovene for de fleste tidskritiske applikationer. Så den samlede ydeevne afhænger hovedsageligt af netværkets design, men du kan opnå cyklustider fra 250 µs – 512 ms. Så du behøver ikke speciel konfiguration eller hardware for at bruge realtidsmekanismen fra PROFINET, fordi alle PROFINETs produkter er udstyret med denne kapacitet.

PROFINET IRT bruges til at øge ydeevnen, så den reducerer udskiftelige dataforsinkelser ved at øge reglerne, der bruges til at skifte Ethernet-trafik og også skabe særlige regler for trafikken i PROFINET. Denne IRT er valgfri og kun påkrævet i præcis højtydende-baserede applikationer som trykpresser og pakkemaskiner.

Den seneste PROFINET-specifikation V2.4 lancerer en fjerde kommunikationskanal som PROFINET over TSN. Dette er en ny teknologi, der sidder på datalink-laget i ISO/OSI-modellen. Det er et sæt IEEE 802-standarder, der som standard bruges til at gøre Ethernet deterministisk. Nogle af IEEE-standarderne er; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB & IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNet typer

Profinets fås i to typer baseret på kabler brugt som kobberkabler og fiberoptiske kabler.

Profinet kobberkabel

Dette er et grønt og 4-leder skærmet kabel, og det understøtter op til 100 Mbps Fast Ethernet på 100 meters afstand. Ved at bruge dette kabel opnås fuld duplex-transmission, hvilket betyder, at dataene transmitteres i to retninger samtidigt. Derudover bruges 8-leder kobberkabler til 1 Gbps transmissionshastigheder.

PROFINET kobberkablerne fås i fire typer type-A, type-B, type-R og type-C.

• Type-A kobberkabler bruges hovedsageligt til faste installationer.
• Type-B kobberkabler anvendes, hvor der er bøjning. Disse typer kabler kan modstå vibrationer eller lejlighedsvis bevægelse.
• Type-R kobberkabler bruges i robotapplikationer.
• Type C kobberkabler bruges i specialiserede applikationer, og de kan modstå bevægelse såvel som dynamiske miljøer. For eksempel roterende maskiner.
• Andre kobberkabler er der også som slæbende kabler, der bruges til bevægelige dele, nedgravede kabler, der bruges i underjordisk kommunikation, og flammehæmmende ikke-korrosive kabler, der bruges til brandbeskyttelse.

Profinet fiberoptiske kabler

Disse kabler bruger to parallelle ledninger, som bruges til direkte samling af stik. Disse typer kabler har op til 100 Mbit/s hastigheder og også fuld duplex kommunikation.

Disse typer kabler giver mange fordele, såsom at de kan dække kilometers afstande og giver total elektrisk isolation mellem anlægsområder. Derudover er disse kabler modstandsdygtige over for elektromagnetisk interferens. Disse kabler fås i to typer Type B og Type C, hvor type B type kabler bruges til fleksibel eller stationær brug og Type C kabler bruges til specielle applikationer som vibrationer, permanent bevægelse osv.

ProfiNet vs Ethernet

Det forskelle mellem Profinet og Ethernet diskuteres nedenfor.

ProfiNet vs Profibus

Det forskelle mellem Profinet og Profibus diskuteres nedenfor.

Profinet Connector

Profinet-stik er specielt designet til termineringer af profinet-kabler. Disse stik er meget populære på grund af deres overkommelige priser og også enkle brug. Så disse er brugervenlige, forbinder hurtigt, giver høj ydeevne, deres struktur er stiv, stødbestandig og også vedligeholdelsesfri.

ProfiNet Topologi

Inden for netværksdesign er fleksibilitet og layout hovedfunktionerne i PROFINET. Det understøtter tilnærmelsesvis ubegrænsede kombinationsmuligheder, når alle typiske Ethernet-topologier bruges. Der er forskellige grundlæggende PROFINET-topologier der, så det korrekte topologivalg er vigtigt for PROFINET-automationsanlæggets design. Efter dette design skal topologien justeres. For at opsætte profinet-topologien kan det være nødvendigt med ekstra kontakter. De forskellige grundlæggende PROFINET-topologier er tilgængelige som stjerne-, træ- og linjetopologier.

Stjernetopologi

Stjernetopologien er passende for områder, herunder delvis geografisk udvidelse. Denne topologi oprettes automatisk, hvis adskillige kommunikationsknuder er forbundet med en generel switch. Hvis noden på et enkelt PROFINET svigter eller er adskilt, vil andre noder i PROFINET fungere kontinuerligt. Men hvis den midterste switch fejler, vil kommunikationen blive afbrudt til alle de tilsluttede noder.

Trætopologi

En trætopologi dannes ved at forbinde forskellige stjernenetværk til et enkelt netværk. Den funktionelle enhed er dannet af de dele af automationsanlægget, som er forenet til stjernepunkter. Så disse er indbyrdes forbundet via tilstødende switches. I stjernepunkt fungerer en enkelt kontakt som en signalfordeler.

Linjetopologi

Linjetopologien er meget udbredt i automationsanlæg til transportbånd og bruges også i små maskinapplikationer. Enhederne i PROFINET er udstyret med en integreret switch for at hjælpe linjetopologierne med at genkende. Når der først opstår linjeafbrydelse, når der bruges linjetopologier, kan de enheder, der er arrangeret efter den fejlbehæftede enhed, ikke længere komme i kontakt med. Så dette kan undgås ved at udvide linjen til en ringform med en redundansprotokol.

Fordele

Det ProfiNet fordele omfatte følgende.

• PROFINET giver dig de bedste måder at forbedre din produktivitet med fire vigtige fordele fleksibilitet, åbenhed, ydeevne og effektivitet.
• Høj driftstilgængelighed og pålidelighed.
• Tilgængelighed af gennemsigtige data.
• Nem og fejlfri kombination af etablerede Fieldbus-systemer gennem gateways/proxyer.
• Det har meningsfulde og detaljerede diagnostiske muligheder.
• Ved at bruge Profinet kan vi udføre forskellige topologiindstillinger som stjerne, linje, ring og træ.
• Det tilbyder topologigenkendelse og diagnostik til hurtig og dygtig netværks-idriftsættelse.
• Profibus' funktionelle sikkerhed undgår farer på grund af den falske funktion af industrimaskiner

Ansøgninger

Det applikationer af ProfiNe t inkludere følgende.

• PROFINET bruges i forskellige applikationer som procesautomatisering, produktion, sikkerhed og isokron motion control applikationer.
• PROFINET anvendes inden for alle automationsingeniørområder.
• Dette er en åben industriel Ethernet-løsning baseret på internationale standarder, der bruges til at udveksle data mellem enheder og controllere inden for en automatiseringsindstilling.
• Procesfelt Net bruges af Siemens PLC.
• PROFINET bruges på forskellige områder til implementering af automationsløsninger som procesautomation, bygningsautomation & fabriksautomation.
• PROFINET bruges over Industrial Ethernet til datakommunikation.
• Det bruges generelt i automatiseringsprocessen til at ændre og kontrollere medier som væsker og gasser.
• Disse bruges også i forskellige områder som brændstofgasforsyning, automatisering og kontrol til spildevand eller vandbehandling.
• Det bruges til at forarbejde planter i drikkevareindustrien, mejerier og til fødevareproduktion.
• Det er anvendeligt i en lang række industrier som gas, bilindustrien, olie, logistik og mange flere.

Det handler altså om en oversigt over en Profinet teknologi – arbejde med applikationer. Dette er den vigtigste industrielle Ethernet-standard på markedet. Dette er fremtidsorienteret teknologi og etableret globalt, som understøttes af flere produktleverandører for at sikre investeringsbeskyttelse og langsigtet tilgængelighed. Her er et spørgsmål til dig, hvad er Profibus?