Εισαγωγή στο PROFINET IO

Στη σύγχρονη τεχνολογική πραγµατικότητα η αυτοµατοποίηση αποτελεί ένα από τα πλέον βασικά χαρακτηριστικά της.
Το πρωτόκολλο επικοινωνίας PROFINET αποτελεί το κύριο πρότυπο για το βιομηχανικό ETHERNET.

 Μέσω αυτού οι εταιρείες μπορούν να επιταχύνουν την παραγωγή και τις διεργασίες, αυξάνοντας παράλληλα τη διαθεσιμότητα της εγκατάστασης.Η προστασία του ανθρώπου, του εξοπλισμού παραγωγής και του περιβάλλοντος είναι ένα σημαντικό θέμα για κάθε τύπο βιομηχανικής εφαρμογής.
Για την τήρηση της μεγάλης ποικιλίας νόμων και κανονισμών πρέπει να εφαρμόζονται διάφορα μέτρα.

Σε προηγούμενό άρθρο είχα αναφερθεί με την ασύρματη επικοινωνίας το κουμπιών ελέγχου με το πρωτόκολλο PROFINET

Τι ειναι το PROFINET?

Για την τήρηση της μεγάλης ποικιλίας νόμων και κανονισμών πρέπει να εφαρμόζονται διάφορα μέτρα. 

Το PROFINET με το PROFIsafe είναι η ασφαλής λύση που προσδίδει προστιθέμενη αξία ακόμη και στον αυστηρά ελεγχόμενο τομέα ασφάλειας.

Χτισμένο σε βασικές τεχνολογίες Ethernet, το PROFINET IO χρησιμοποιεί παραδοσιακό υλικό και λογισμικό Ethernet για τον ορισμό ενός δικτύου που διαρθρώνει την εργασία ανταλλαγής δεδομένων, συναγερμών και διαγνωστικών προγραμμάτων με προγραμματιζόμενους ελεγκτές και άλλους ελεγκτές αυτοματισμού.

Το PROFINET IO είναι ένα από τα δύο ανοικτά "πρότυπα" αυτοματοποίησης Ethernet από την Profibus International.
 

Το PROFINET IO είναι πολύ παρόμοιο με το Profibus στο Ethernet. Ενώ το Profibus χρησιμοποιεί κυκλικές επικοινωνίες για την ανταλλαγή δεδομένων με προγραμματιζόμενους ελεγκτές με μέγιστη ταχύτητα 12Meg baud, το PROFINET IO χρησιμοποιεί κυκλική μεταφορά δεδομένων για την ανταλλαγή δεδομένων με προγραμματιζόμενους ελεγκτές μέσω Ethernet.

Όπως και με το Profibus, ένας προγραμματιζόμενος ελεγκτής και μια συσκευή πρέπει και οι δύο να έχουν μια προηγούμενη κατανόηση της δομής και της σημασίας των δεδομένων. Και στα δύο συστήματα τα δεδομένα οργανώνονται ως υποδοχές που περιέχουν μονάδες με το συνολικό αριθμό σημείων εισόδου / εξόδου για ένα σύστημα το άθροισμα των σημείων εισόδου / εξόδου για τις μεμονωμένες μονάδες.
  
Το PROFINET IO χρησιμοποιεί τρία διαφορετικά κανάλια επικοινωνίας για την ανταλλαγή δεδομένων με προγραμματιζόμενους ελεγκτές και άλλες συσκευές. Το πρότυπο κανάλι TCP / IP χρησιμοποιείται για παραμετροποίηση, διαμόρφωση και ακυκλικές λειτουργίες ανάγνωσης / εγγραφής. Το κανάλι RT ή Real Time χρησιμοποιείται για την τυπική κυκλική μεταφορά δεδομένων και τους συναγερμούς. Οι επικοινωνίες RT παρακάμπτουν την τυπική διεπαφή TCP / IP για να επιταχύνουν την ανταλλαγή δεδομένων με προγραμματιζόμενους ελεγκτές. Το τρίτο κανάλι, Ισοχρόνου πραγματικού χρόνου (IRT) είναι το κανάλι πολύ υψηλής ταχύτητας που χρησιμοποιείται για εφαρμογές ελέγχου κίνησης.

 Το IRT υλοποιείται χρησιμοποιώντας ένα προσαρμοσμένο ASIC και δεν αποτελεί το αντικείμενο αυτού του εγγράφου.

ΜΙΑ ΜΙΚΡΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

 

Οι περισσότεροι άνθρωποι που εργάζονται σε ένα γραφείο συσχετίζουν τον όρο "Ethernet" με το φυσικό καλώδιο πίσω από το γραφείο τους. Αυτό το καλώδιο συνδέει τον υπολογιστή γραφείου με τους εκτυπωτές και τους διακομιστές του τοπικού δικτύου και τις άπειρες ιστοσελίδες στο Διαδίκτυο. Αυτό το καλώδιο είναι μόνο το φυσικό μέρος του Ethernet, τα μέσα που μεταφέρουν μηνύματα Ethernet στον υπολογιστή σας.

Σε αυτό το καλώδιο υπάρχει μια ολόκληρη σειρά πρωτοκόλλων επικοινωνίας όπως το IP, το πρωτόκολλο Internet, TCP, το πρωτόκολλο ελέγχου μεταφορών. και διάφορα πρωτόκολλα της Microsoft, όπως το NetBEUI. Αυτή η σουίτα πρωτοκόλλων λειτουργεί καλά για το περιβάλλον γραφείου. Επιτρέπει στους χρήστες να μοιράζονται αρχεία, να έχουν πρόσβαση σε εκτυπωτές, να στέλνουν μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, να αναζητούν στο Διαδίκτυο και να εκτελούν όλες τις άλλες επικοινωνίες που χρησιμοποιούνται στο περιβάλλον γραφείου.

Οι ανάγκες του εργοστασίου είναι πολύ διαφορετικές με κάποιες πολύ ειδικές απαιτήσεις. Αντί της πρόσβασης σε αρχεία και εκτυπωτές, οι εργοστασιακοί ελεγκτές δαπέδου πρέπει να έχουν πρόσβαση στα δεδομένα που είναι ενσωματωμένα στα συστήματα οδήγησης, στους σταθμούς εργασίας των χειριστών και στις συσκευές εισόδου / εξόδου. Αντί να αφήνει κάποιον χρήστη να περιμένει, ενώ εκτελείται μια εργασία, οι ανάγκες επικοινωνίας δεδομένων εργοστασιακού δαπέδου είναι σε πραγματικό χρόνο ή πολύ κοντά σε πραγματικό χρόνο.

Ο τερματισμός της λειτουργίας πλήρωσης σε ένα μπουκάλι απαιτεί πολύ περισσότερες επαφές ακριβούς χρόνου από την πρόσβαση στην επόμενη σελίδα μιας τοποθεσίας στο Internet.

Παραδοσιακά, το Ethernet είχε περιορισμένη αποδοχή στο βιομηχανικό αυτοματισμό.

Μέχρι πρόσφατα, το κόστος, η έλλειψη εξελιγμένων διακοπτών και δρομολογητών και η κυριαρχία μεγάλων προμηθευτών με ιδιόκτητα πρωτόκολλα εμπόδισαν την ευρεία αποδοχή του Ethernet στο εργοστάσιο.

Τώρα με την πτώση των τιμών, οι υπολογιστές με εγγενείς δυνατότητες Ethernet που κινούνται στο πάτωμα του εργοστασίου και έξυπνοι διακόπτες και δρομολογητές, το Ethernet κερδίζει αποδοχή. Μόνο η έλλειψη ενός ευρέως αποδεκτού, ευέλικτου στρώματος εφαρμογής που στοχεύει στο Βιομηχανικό Αυτοματισμό εμπόδισε την πλήρη αποδοχή του.

Σημαντικοί όροι PROFNET Το
PROFINET IO, όπως πολλά άλλα συστήματα δικτύωσης, έχει ένα σύνολο μοναδικής ορολογίας. Ο Πίνακας 1 περιέχει μερικούς από τους όρους που χρησιμοποιούνται συνήθως όταν συζητάμε το PROFINET IO.

AR	Σχέση εφαρμογής - Η σχέση μεταξύ ενός ελεγκτή PROFINET IO και μιας συσκευής εισόδου / εξόδου. Μια συσκευή PROFINET IO μπορεί να υποστηρίξει περισσότερες από μία σχέσεις εφαρμογής.
AP	Διαδικασία υποβολής αιτήσεων - Η διαδικασία εφαρμογής που εκτελείται στη συσκευή v. Το PROFINET υποστηρίζει προεπιλεγμένες διεργασίες εφαρμογών και επιπρόσθετες διεργασίες εφαρμογής συγκεκριμένου προφίλ.
Κανάλι	Ένα μόνο σημείο εισόδου / εξόδου. Ένα κανάλι μπορεί να είναι διακριτό ή αναλογικό.
Υποπεριοχή	Μια ομάδα από ένα ή περισσότερα κανάλια. Οι υποκατηγορίες μπορούν να είναι πραγματικοί ή εικονικοί.
Θυρίδα	Ομάδα ενός ή περισσοτέρων υποκλίμακων. Οι αυλακώσεις μπορούν να είναι πραγματικές ή εικονικές.
Μονάδα μέτρησης	Οι ενότητες είναι εξαρτήματα που ορίζονται από το χρήστη και συνδέονται σε υποδοχές. Οι ενότητες μπορούν να είναι πραγματικές ή εικονικές.
Υπομονάδα	Ένα στοιχείο μιας μονάδας που είναι συνδεδεμένη σε μια υποπαρτίδα. Ένα υπομοντέλο είναι πραγματικό ή εικονικό.
Κυκλικές Επικοινωνίες	Προγραμματισμένες, επαναλαμβανόμενες επικοινωνίες. Τα δεδομένα εισόδου / εξόδου και οι μεταφορές συναγερμών είναι κυκλικά.
Ακυκλικές επικοινωνίες	Μη προγραμματισμένες επικοινωνίες κατόπιν αιτήματος. Τα διαγνωστικά μηνύματα από έναν επόπτη IO σε μια συσκευή εισόδου / εξόδου είναι Acyclic.
GSD	Γενική περιγραφή σταθμού
GSDML	Γλώσσα σήμανσης γενικού σταθμού - Το αρχείο που περιέχει την περιγραφή XML της συσκευής PROFINET IO.
Κατάσταση παροχέα	Η κατάσταση κατάστασης μιας συσκευής εισόδου / εξόδου παρέχει σε έναν ελεγκτή IO τα δεδομένα που μεταφέρονται στον ελεγκτή.
Κατάσταση καταναλωτή	Η κατάσταση κατάστασης μιας συσκευής εισόδου / εξόδου παρέχει σε έναν ελεγκτή IO τα δεδομένα που καταναλώνει από τον ελεγκτή IO.
RT	Real Time - Το κανάλι PROFINET IO σε πραγματικό χρόνο. Τα δεδομένα εισόδου / εξόδου και τα δεδομένα συναγερμού μεταφέρονται μέσω του καναλιού RT.
NRT	Μη πραγματικό χρόνο - Το κανάλι PROFINET IO μη πραγματικού χρόνου. Τα μηνύματα διαμόρφωσης και διάγνωσης μεταφέρονται μέσω του καναλιού NRT.
CR	Επικοινωνιακή σχέση - Εικονικό κανάλι επικοινωνίας μέσα σε ένα AR
Αναγνωριστικό πλαισίου	Το πεδίο δύο byte στο πλαίσιο Ethernet που καθορίζει τον τύπο του μηνύματος PROFINET IO.
Πληρεξούσιο	Μια συσκευή που χαρτογραφεί μη PROFINET IO δεδομένα στο PROFInet.
DCP	Πρωτόκολλο ελέγχου εντοπισμού - Ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας με το PROFINET IO που επιτρέπει σε έναν ελεγκτή ή επόπτη IO να βρει κάθε συσκευή PROFINET IO σε ένα υποδίκτυο.

PROFINET IO είναι ένα μοναδικό βιομηχανικό στρώμα εφαρμογών Ethernet. Προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ανταγωνιστικά επίπεδα εφαρμογών, όπως:
Λειτουργία υψηλής ταχύτητας - Το κανάλι επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο παρέχει ανταλλαγή μηνυμάτων υψηλής ταχύτητας παρακάμπτοντας τον χρόνο που απαιτείται για την επεξεργασία της στοίβας TCP / IP.
Ομοιογενής και σχεδόν πανομοιότυπη ολοκλήρωση της Siemens S7 PLC με την Profibus
Υποστήριξη εφαρμογών ελέγχου κίνησης κρίσιμου χρόνου
Σύντομη εκκίνηση
Διανεμημένη νοημοσύνη
Ευκολία εγκατάστασης
Ελάχιστος χρόνος ενεργοποίησης και τεχνική υποστήριξη

Για περισσότερα εδώ