PROFINET

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

PROFINET — является открытым промышленным стандартом для автоматизации Ethernet PROFIBUS & PROFINET International (PI). PROFINET использует TCP / IP и IT - стандарты, и режим реального времени Ethernet.

Концепция PROFINET имеет модульную структуру, так что пользователи могут выбрать каскадирование самих функций. Они существенно отличаются в зависимости от типа обмена данными для выполнения отчасти очень высоких требований к скорости.

В PROFINET, существует две перспективы PROFINET CBA и PROFINET IO. PROFINET CBA подходит для компонентов на основе связи через TCP / IP, а PROFINET IO используется для общения в режиме реального времени с требованиями в модульных инженерных системах. Обе коммуникационные возможности можно использовать параллельно.

PROFINET IO была разработана для связи реального времени (RT) и изохронного реального времени (IRT) с децентрализованной периферией. Обозначения RT и IRT просто описывают реальные свойства времени для общения в PROFINET IO.

PROFINET CBA и PROFINET IO могут общаться в то же время на одной и той же системной шине. Они могут работать по отдельности или в сочетании, так что подсистема ввода-вывода PROFINET выступает как система PROFINET CBA с точки зрения системы.

Технология[править | править вики-текст]

Для достижения этих функций, определены три протокола разного уровня:

- TCP / IP для PROFINET CBA и ввод в эксплуатацию оборудования с временем реакции в диапазоне от 100 мс.

- RT (Real-Time) протокол PROFINET CBA и PROFINET IO приложений с циклом до 10мс

- IRT (Isochronous Real-Time) для PROFINET IO приложений в приводных системах с циклами меньше, чем 1 мс

Протокол PROFINET может быть записан и отображен с помощью любого анализирующего устройства Ethernet. В текущей версии Wireshark / Ethereal способны декодировать части сообщения PROFINET.

Компонентная модель PROFINET (PROFINET CBA)[править | править вики-текст]

Система PROFINET CBA состоит из различных компонентов автоматизации. Один компонент охватывает все механические, электрические и IT переменные. Компонент может быть создан с помощью стандартных средств программирования. Компонент описывается с помощью PROFINET Component Description (PCD) , файлом в формате XML. Инструмент планирования загружает эти описания и активирует логические взаимосвязи между отдельными компонентами, которые будут созданы для осуществления установки.

Эта модель была в значительной степени вдохновлена стандартом IEC 61499.

Основная идея в том, что CBA всей системы автоматизации во многих случаях может быть разделена на автономные операционные подсистемы, тем самым расположив их очень ясно. Дизайн и функции могут на самом деле оказаться в идентичных или в слегка измененной форме в нескольких системах. Эти компоненты PROFINET, как правило, контролируются управляемым числом входных сигналов. В рамках компонента, программа управления написанная пользователем выполняет требуемые функции в рамках компонента и передает соответствующие выходные сигналы на другой контроллер. Разработка ведущаяся производителем - независима. Связи на основе компонентов системы только настраиваются, а не программируются. Связи с PROFINET CBA (без реального времени) является подходящим для шин с цикличностью примерно 50 ... 100 мс. Параллельная работа RT канала позволяет для данных циклов быть похожими на PROFINET IO (несколько мс).

PROFINET и периферийные устройства (PROFINET IO)[править | править вики-текст]

PROFINET IO реализовывает интерфейсы периферийных устройств. Он определяет связь с областью соединенную с периферийными устройствами. Основа этой системы заключается в каскадной идее в реальном времени. PROFINET IO определяет весь обмен данными между контроллерами (устройства с "master функциональностью") и устройства (устройства с "slave функциональностью"), а также параметры настройки и диагностики. PROFINET IO предназначена для быстрого обмена данными между областью Ethernet-устройств и поддержания модели поставщик - потребитель . Устройства находящиеся в области подчинения линии PROFIBUS могут быть интегрированы в системы PROFINET IO без всяких усилий, так же и в IO-Proxy (представитель подчиненной системной шины).Устройство разработчик может реализовать PROFINET IO с любыми коммерчески доступными Ethernet контроллерами. Это хорошо подходит для обмена данными с шинами цикличностью в несколько мс. Конфигурация IO-системы была сохранена практически идентичной системе "look and feel" PROFIBUS. PROFINET IO всегда содержит концепт в режиме реального времени. Система PROFINET IO состоит из следующих устройств:

- Контроллер ввода-вывода, который управляет задачами автоматизации.

- Устройства ввода-вывода, которые являются областью устройства, контролируются и управляются контроллером ввода-вывода. Устройство ввода-вывода может состоять из нескольких модулей и вспомогательных модулей.

- Руководитель ввода-вывода программного обеспечения базируется, на основе ПК для настройки параметров и диагностики отдельных устройств ввода-вывода .

Application Relation (AR) устанавливается между контроллером ввода-вывода и устройствами ввода-вывода. Эти АR используются, чтобы определить Communication Relations (CR) с различными характеристиками для передачи параметров, циклический обмен данными и обработки аварийных сигналов.

Характеристики устройства ввода-вывода описывается производителем устройства в General Station Description (GSD-файл). Язык, используемый для этой цели GSDML (GSD Markup Language) - язык, основанный на XML. Файл GSD обеспечивает руководство программного обеспечения с основами для планирования конфигурации системы PROFINET IO.

Адресация PROFINET IO[править | править вики-текст]

Каждый модуль в сети PROFINET имеет три адреса:

- MAC-адрес

- IP адрес

- Имя устройства, логические имя для модуля в рамках общей конфигурации

потому что PROFINET использует TCP / IP MAC и IP адреса. МАС-адрес меняется, если устройство будет заменено. IP-адрес представляет собой форму динамической адресации. Имя устройства используется , потому что нет необходимости для фиксированного адреса.

Для выделения IP-адреса, маски подсети и шлюза по умолчанию, определены два метода: - DCP: Discovery and Configuration Protocol - DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol

PROFINET в режиме реального времени[править | править вики-текст]

В PROFINET IO, данные обработки и аварийных сигналов всегда передаются в реальном времени (RT). Режим реального времени в PROFINET основан на определении IEEE и IEC, которые допускают лишь ограниченное время для выполнения RT сервисов в рамках цикла шины. RT связь представляет собой основу для обмена данными для PROFINET IO. В режиме реального времени данные обрабатываются с более высоким приоритетом, чем TCP (UDP) / IP данные. RT обеспечивает основу для общения в реальном времени в области распределенной периферии и для компонентной модели PROFINET (PROFINET CBA). Этот тип обмена данными разрешает цикличность шины в диапазоне от нескольких сотен микросекунд.

PROFINET и изохронные связи[править | править вики-текст]

Изохронный обмен данными с PROFINET определен концепцией изохронного реального времени (IRT). Область PROFINET IO устройств с IRT функцией имеют порты коммутатора интегрированные в области устройства. Они могут быть основаны например, на Ethernet-контроллерах ERTEC 400/200. Циклы обмена данными, как правило, в диапазоне от нескольких сотен микросекунд до нескольких миллисекунд. Разница в режиме реального времени, по существу, высокая степень детерминизма, так что начало цикла шины поддерживается с высокой точностью. Начало цикла шины может отклоняться до 1 мкс (дрожание). IRT требуется, например, для управления движением приложений (процессов управления позиционированием).

Профили[править | править вики-текст]

Профили предопределены конфигурацией функции и возможностями доступа из PROFINET для использования в определенных устройствах или приложениях. Они определяются рабочими группами PI и публикуются ими. Профили имеют важное значение для открытости, совместимости и взаимозаменяемости, так что конечный пользователь может быть уверен, что подобное оборудование от различных поставщиков выполняется в стандартизированной форме. Пользователь выбирает способность развития конкуренции, которая приводит к поставщикам для повышения производительности и снижения затрат.

Существуют профили PROFINET для кодирующих устройств. Другие профили были указаны для Motion Control (PROFIdrive) и функциональной безопасности (PROFIsafe). Важный профиль - PROFIenergy. Это было предложено в 2009 году группой AIDA немецких производителей автомобильных (Audi, BMW, Mercedes, Porsche и VW), которые хотели иметь стандартизированный способ активного управления потребления энергии на своих заводах. Высокие энергетические устройства и подсистемы, такие как роботы, лазеры и даже линии краски являются целевыми для этого профиля, который поможет снизить энергопотребление завода затраты на интеллектуальное переключение устройства в «спящий» режимы с учетом производственных перерывов, как предусмотренных (например, в выходные и простые отключения) и непредвиденных (например, аварии).

PROFIenergy применяется в различной индустрии и включает в себя мониторинг услуг, которые могут привести к спросу на энергию в режиме реального времени.

Основные моменты концепции PROFINET[править | править вики-текст]

Разработка : Благодаря поддержке интерфейса инструмента Calling, каждый производитель периферийных устройств может зацепить (машинный перевод??) любое TCI-поддерживаемое программное обеспечение и подобрать параметры и диагностику области приборов, не выходя из программы.

Бесконтактное распознавание и замена устройства: все устройства области PROFINET определяют их соседей. Это позволяет заменить устройства без дополнительных инструментов и предварительных знаний в случае неисправности. Прочитав эту информацию, топология системы может быть наглядно представлена.

Параметры сервера: индивидуально настроенные данные могут быть загружены любым производителем (например, через TCI) и автоматически преобразованы в параметры сервера. Перезагрузка также выполняется автоматически при замене устройства.

Детерминизм: PROFINET поддерживает детерминированный трафик, например, для высокоточных задач управления. Резервирование: понятие резервирование определено в PROFINET и оно значительно повышает доступность системы.

Преимущества PROFINET[править | править вики-текст]

Благодаря непрерывному дальнейшему развитию PROFINET, пользователи получают долгосрочную перспективу для реализации своих задач автоматизации.

Системный оператор получает прибыль от простого расширения системы и высокую степень доступности от автономной работы подсистем.

Организация[править | править вики-текст]

PROFINET определяется PROFIBUS & PROFINET International (PI) и при поддержке Клуба INTERBUS и, начиная с 2003 года, является частью IEC 61158 и IEC 61784 стандартов.

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]