La tecnologia Profinet va ser desenvolupada i publicada per PROFIBUS & PROFINET International a principis de 2000. PROFINET és una solució d'Ethernet Industrial innovadora i d'estàndard obert que s'utilitza per intercanviar dades entre controladors i dispositius en automatització industrial . El concepte PROFINET simplement satisfà tots els requisits de tecnologia d'automatització industrial utilitzant estàndards informàtics com TCP/IP i XML per comunicar, configurar i diagnosticar els dispositius/màquines de camp. Per tant, és la solució Industrial Ethernet ben adoptada. Per tant, aquest article ofereix informació breu sobre Profibus: treballar amb aplicacions.

Què és Profinet?

PROFINET (Process Field Net) és un estàndard de comunicació industrial basat en estàndards internacionals dissenyats per intercanviar dades entre dispositius i controladors en un sistema de control industrial. Aquí, els controladors són PLC, PAC o DCS, mentre que els dispositius són sistemes de visió, blocs d'E/S, lectors RFID, instruments de procés, unitats, servidors intermediaris, etc. Com que es tracta d'un estàndard obert, molts fabricants han dissenyat productes PROFINET com els PAC, PLC, robots, unitats, IO, servidors intermediaris i eines de diagnòstic.

Mitjançant aquest estàndard de comunicació industrial, podem connectar HMI, PLC , E/S distribuïda, a sensor , diferent transmissors , VFD i actuadors en una única xarxa. Profinet ofereix un temps de resposta més ràpid, de manera que la recollida de dades es fa encara millor.

Industrial Profinet està disponible amb blindatge que ofereix un rendiment superior en un entorn elèctricament sorollós. Per identificar els dispositius Profinet, s'hauria de definir pel nom del dispositiu amb l'adreça IP. Tots els dispositius d'una xarxa s'han d'assignar per adreça IP per comunicar-se. Profinet s'utilitza com a E/S remota similar a Profibus-DP per proporcionar una velocitat de comunicació molt ràpida.

A la xarxa més gran, s'utilitza un commutador de xarxa per connectar Profinet per a una distribució senzilla. El dispositiu de profinet s'identifica mitjançant adreces IP vàlides. Per exemple, si el dispositiu Profinet té una adreça IP 191.127.0.20 on els tres primers dígits inclouen informació de la xarxa i l'últim dígit és un número de dispositiu.

Arquitectura ProfiNet

PROFINET és un protocol de comunicació dissenyat principalment per intercanviar dades entre controladors i dispositius dins d'una configuració d'automatització. Per tant, és la solució Ethernet basada en la indústria més utilitzada. Com que PROFINET és un estàndard obert, diversos fabricants han desenvolupat diferents productes de PROFINET com PLC, robots, PAC, servidors intermediaris, IO, eines de diagnòstic, unitats, etc.
PROFINET simplement defineix la comunicació cíclica i acíclica entre diferents components com ara diagnòstics, alarmes, seguretat funcional i informació addicional. Per tant, PROFINET utilitza Ethernet estàndard com a mitjà de comunicació per connectar aquests components.

Els components PROFINET d'una xarxa es connecten mitjançant cables Ethernet i permet que altres protocols Ethernet coexisteixin en una infraestructura similar. A més de PROFINET, podeu utilitzar altres protocols basats en Ethernet per equilibrar la xarxa com SNMP, OPC UA, HTTP o MQTT.
L'arquitectura ProfiNet basada en ISO/ Model OSI es mostra a continuació. El PROFINET viu a 7 capes del mode ISO/OSI que és la capa d'aplicació. En general, aquest model ISO/OSI de set capes simplement defineix les capes d'abstracció del sistema de comunicació.

Profinet Arquitectura

ProfiNet funcionant

L'automatització industrial sovint necessita una comunicació d'alta velocitat i determinista, la qual cosa significa lliurar missatges precisament un cop s'espera. Per tant, PROFINET hauria d'assegurar-se que els missatges s'entreguen a una velocitat i un determinisme adequats en funció de la tasca. Però no totes les aplicacions necessiten un rendiment similar.

PROFINET ofereix dades mitjançant diferents canals de comunicació, tal com es mostra a l'arquitectura anterior per garantir un rendiment adequat TCP/IP o UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (Isochronous Real-Time) i TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET utilitza comunicació TCP/IP, en cas contrari, UDP/IP, especialment per a tasques no crítiques en el temps, com ara la configuració i la parametrització. A causa de la latència i la fluctuació addicionals relacionades amb la comunicació basada en IP, aquesta tècnica és inadequada per a tasques crítiques de temps.

PROFINET utilitza un canal RT per lliurar dades d'una manera molt ràpida i determinista per utilitzar-les en aplicacions basades en el temps crític. PROFINET RT compleix les necessitats de la majoria d'aplicacions crítiques de temps. Per tant, el rendiment global depèn principalment del disseny de la xarxa, però, podeu aconseguir temps de cicle des de 250 µs a 512 ms. Per tant, no necessiteu una configuració o maquinari especial per utilitzar el mecanisme en temps real de PROFINET perquè tots els productes de PROFINET estan equipats amb aquesta capacitat.

PROFINET IRT s'utilitza per augmentar el rendiment de manera que redueixi els retards de dades canviables augmentant les regles utilitzades per canviar el trànsit Ethernet i també creant regles especials per al trànsit de PROFINET. Aquest IRT és opcional i només es requereix en aplicacions exactes basades en alt rendiment, com ara premses d'impressió i màquines d'embalatge.

L'especificació PROFINET V2.4 més recent llança un quart canal de comunicació com PROFINET sobre TSN. Aquesta és una nova tecnologia que es troba a la capa d'enllaç de dades del model ISO/OSI. És un conjunt d'estàndards IEEE 802 que s'utilitza per fer que Ethernet sigui determinista per defecte. Alguns dels estàndards IEEE són; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB i IEEE 802.1Q-2018.

“com funciona una bomba d'engranatges ”

Tipus de ProfiNet

Els Profinets estan disponibles en dos tipus basats en cables utilitzats com ara cables de coure i cables de fibra òptica.

Cable de coure Profinet

Es tracta d'un cable blindat de 4 fils de color verd i admet fins a 100 Mbps Fast Ethernet a 100 metres de distància. Mitjançant l'ús d'aquest cable, s'aconsegueix la transmissió Full Duplex, la qual cosa significa que les dades es transmeten en dues direccions simultàniament. A més, per a velocitats de transmissió d'1 Gbps, s'utilitzen cables de coure de 8 nuclis.

Cable de coure ProfiNet

Els cables de coure PROFINET estan disponibles en quatre tipus tipus A, tipus B, tipus R i tipus C.

Els cables de coure tipus A s'utilitzen principalment per a instal·lacions fixes.
Els cables de coure tipus B s'utilitzen quan hi ha flexió. Aquest tipus de cables poden resistir vibracions o moviments ocasionals.
Els cables de coure tipus R s'utilitzen en aplicacions de robots.
Els cables de coure tipus C s'utilitzen en aplicacions especialitzades i poden resistir el moviment i els entorns dinàmics. Per exemple, màquines rotatives.
També hi ha altres cables de coure, com ara cables posteriors utilitzats per a peces mòbils, cables enterrats utilitzats en comunicacions subterrànies i cables ignífugs no corrosius utilitzats per a la protecció contra incendis.

Cables de fibra òptica Profinet

Aquests cables utilitzen dos cables paral·lels que s'utilitzen directament per al muntatge de connectors. Aquest tipus de cables tenen velocitats de fins a 100 Mbit/s i també comunicació full duplex.

Cable de fibra òptica

Aquest tipus de cables ofereixen molts avantatges, com poden cobrir quilòmetres de distàncies i proporcionen un aïllament elèctric total entre les regions de la planta. A més, aquests cables són resistents a les interferències electromagnètiques. Aquests cables estan disponibles en dos tipus de tipus B i tipus C, on els cables de tipus B s'utilitzen per a un ús flexible o estacionari i els cables de tipus C s'utilitzen per a aplicacions especials com vibracions, moviment permanent, etc.

ProfiNet vs Ethernet

El diferències entre Profinet i Ethernet es comenten a continuació.

Profinet	Ethernet
PROFINET és la solució Industrial Ethernet desenvolupada per PROFIBUS & PI (PROFINET International).	Ethernet és un mitjà de comunicació de xarxa molt famós utilitzat per crear xarxes a nivell mundial.
S'utilitza per intercanviar dades entre dispositius i controladors.	S'utilitza per connectar nodes en una LAN.
PROFINET es troba a la capa d'aplicació del model ISO/OSI perquè és una aplicació.	Ethernet s'assenta (la capa física i la capa d'enllaç de dades.
En comparació amb Ethernet, funciona a velocitats de transmissió molt altes.	La seva velocitat de transmissió és baixa.

ProfiNet vs Profibus

El diferències entre Profinet i Profibus es comenten a continuació.

ProfiNet	Profibus “què significa Android OS? ”
El protocol Profinet és un protocol a nivell de centre de control i nivell de controlador.	El protocol Profibus és un protocol a nivell de controlador.
Utilitza topologia de bus.	Utilitza una topologia de token ring.
Funciona amb Ethernet, que és un sistema estocàstic.	Continua RS485 que és un sistema d'autobusos.
El cable utilitzat en aquest protocol és un cable apantallat de 4 parells.	El cable utilitzat en aquest protocol és un cable apantallat de parell trenat.
La longitud màxima del cable entre dos repetidors és de 100 metres.	La longitud màxima del cable entre dos repetidors oscil·la entre 100 i 200 metres segons la velocitat de bits utilitzada.
La velocitat de Profinet és d'1 Gbit/s o 100 Mbit/s.	La velocitat Profibus és de 12 Mbit/s.
Té temps de cicle ajustables per a cada dispositiu.	Té temps de cicle fixos per a cada dispositiu.

Connector Profinet

Els connectors Profinet estan especialment dissenyats per a les terminacions de cables Profinet. Aquests connectors són molt populars per la seva assequibilitat i també per la seva senzillesa d'ús. Per tant, són fàcils d'utilitzar, es connecten ràpidament, ofereixen un alt rendiment, la seva estructura és rígida, resistent als cops i també lliure de manteniment.

Topologia ProfiNet

En el disseny de la xarxa, la flexibilitat i el disseny són les principals característiques de PROFINET. Admet opcions de combinació aproximadament il·limitades quan s'utilitzen totes les topologies Ethernet típiques. Hi ha diferents topologies fonamentals de PROFINET, de manera que la selecció correcta de la topologia és important per al disseny de la planta d'automatització PROFINET. Després d'aquest disseny, s'ha d'ajustar la topologia. Per configurar la topologia de Profinet, poden ser necessaris commutadors addicionals. Les diferents topologies bàsiques de PROFINET estan disponibles com ara topologies en estrella, en arbre i en línia.

Topologia en estrella

La topologia en estrella és adequada per a àrees que inclouen una extensió geogràfica parcial. Aquesta topologia es crea automàticament si nombrosos nodes de comunicació estan aliats a un commutador general. Si el node d'un sol PROFINET falla o es desconnecta, els altres nodes de PROFINET funcionaran contínuament. Però, si l'interruptor central falla, la comunicació s'interromprà amb tots els nodes connectats.

Topologia en estrella

Topologia de l'arbre

Una topologia d'arbre es forma connectant diverses xarxes en estrella a una única xarxa. La unitat funcional està formada per les parts de la planta d'automatització que s'uneixen a punts estrella. Per tant, aquests estan connectats a la xarxa mitjançant commutadors veïns. En el punt estrella, un únic interruptor funciona com un distribuïdor de senyal.

Topologia de l'arbre

Topologia lineal

La topologia de línia s'utilitza àmpliament en plantes d'automatització per a cintes transportadores i també s'utilitza en aplicacions de màquines petites. Els dispositius de PROFINET estan equipats amb un interruptor integrat per ajudar a reconèixer les topologies de línia. Una vegada que es produeix una interrupció de la línia quan s'utilitzen topologies de línia, ja no es pot posar en contacte amb els dispositius disposats després del dispositiu fallat. Així, això es pot evitar ampliant la línia a una forma d'anell amb un protocol de redundància.

Topologia lineal

Avantatges

El Avantatges de ProfiNet incloure el següent.

PROFINET us ofereix les millors maneres de millorar la vostra productivitat amb quatre avantatges importants: flexibilitat, obertura, rendiment i eficiència.
Alta disponibilitat operativa i fiabilitat.
Accessibilitat de dades transparents.
Combinació fàcil i impecable de sistemes Fieldbus establerts a través de passarel·les/proxies.
Té opcions de diagnòstic significatives i detallades.
Mitjançant l'ús de Profinet, podem executar diferents opcions de topologia com estrella, línia, anell i arbre.
Ofereix reconeixement i diagnòstic de topologia per a una posada en marxa ràpida i eficaç de la xarxa.
La seguretat funcional de Profibus evita perills a causa del fals funcionament de la maquinària industrial

Aplicacions

El aplicacions de ProfiNe t incloure el següent.

PROFINET s'utilitza en diferents aplicacions com ara aplicacions d'automatització de processos, producció, seguretat i control de moviment isòcron.
PROFINET s'utilitza en totes les àrees d'enginyeria d'automatització.
Aquesta és una solució d'Ethernet Industrial oberta basada en estàndards internacionals utilitzats per intercanviar dades entre dispositius i controladors dins d'un entorn d'automatització.
El camp de procés Net és utilitzat per Siemens PLC.
PROFINET s'utilitza en diferents camps per implementar solucions d'automatització com l'automatització de processos, l'automatització d'edificis i l'automatització de fàbriques.
PROFINET s'utilitza a través d'Ethernet Industrial per a la comunicació de dades.
S'utilitza generalment en el procés d'automatització per canviar i controlar mitjans com líquids i gasos.
També s'utilitzen en diferents àrees com el subministrament de gas combustible, l'automatització i el control d'aigües residuals o tractament d'aigües.
S'utilitza per processar plantes de la indústria de begudes, làctics i per a la producció d'aliments.
És aplicable en una àmplia gamma d'indústries com el gas, l'automoció, el petroli, la logística i molts més.

Per tant, tot això es tracta una visió general d'un Profinet tecnologia: treballar amb aplicacions. Aquest és l'estàndard Ethernet industrial més important del mercat. Es tracta d'una tecnologia orientada al futur i establerta a nivell mundial, que compta amb el suport de diversos venedors de productes per garantir la protecció de la inversió i la disponibilitat a llarg termini. Aquí teniu una pregunta, què és Profibus?