ProfiNet nədir: Strukturu, iş prinsipi, növləri və tətbiq sahələri

Profinet texnologiyası PROFİBUS & PROFİNET International tərəfindən 2000-ci ilin əvvəlində hazırlanmış və nəşr edilmişdir. PROFİNET, sənaye avtomatlaşdırmasında nəzarətçilər və cihazlar arasında məlumat mübadiləsi üçün istifadə olunan yenilikçi açıq standart sənaye Ethernet həllidir. PROFİNET konsepsiyası, məlumat mübadiləsi, sahə cihazlarının/maşınlarının konfiqurasiyası və diaqnostikası üçün TCP/IP və XML kimi it standartlarından istifadə edərək sənaye avtomatlaşdırma texnologiyasının bütün tələblərinə cavab verir. Beləliklə, yaxşı qurulmuş bir sənaye Ethernet həllidir.

ProfiNet nədir?

PROFİNET (Process Field Net) sənaye idarəetmə sistemindəki cihazlar və nəzarətçilər arasında məlumat mübadiləsi üçün nəzərdə tutulmuş beynəlxalq standartlara əsaslanan sənaye rabitə standartıdır. Burada nəzarətçilər PLC, PACs və ya DCSs, cihazlar isə vizual nəzarət sistemləri, ı / o blokları, RFID oxuyucular, texnoloji cihazlar, sürücülər, proxy serverlər və s. açıq standart olduğundan, bir çox istehsalçı PACs, PLC, robotlar, sürücülər, iOS, proxy serverlər və diaqnostik alətlər kimi PROFİNET məhsulları hazırlamışdır. Bu sənaye rabitə standartından istifadə edərək HMI, PLC, paylanmış I/O, sensor, müxtəlif ötürücülər, VFD və aktuatorları vahid şəbəkəyə qoşa bilərik. Profinet, məlumatların toplanmasını daha da yaxşılaşdıran daha sürətli cavab müddəti təmin edir. Sənaye Profinet, elektrik müdaxiləsi mühitində üstün performans təmin edən ekranlaşdırma ilə mövcuddur. Profinet cihazlarını müəyyənləşdirmək üçün IP ünvanı olan cihazın adı ilə təyin olunmalıdır. Şəbəkədəki hər bir cihaza ünsiyyət üçün bir IP ünvanı verilməlidir. Profinet çox yüksək rabitə sürətini təmin etmək üçün Profibus-DP-yə bənzər uzaqdan I/O kimi istifadə olunur. Daha böyük bir şəbəkədə, sadə paylama üçün Profinet-i birləşdirmək üçün bir şəbəkə açarı istifadə olunur. Profinet cihazı etibarlı IP ünvanları ilə müəyyən edilir. Məsələn, profinet cihazının 191.127.0.20 IP ünvanı varsa, burada ilk üç rəqəm şəbəkə məlumatlarını ehtiva edir və son rəqəm cihaz nömrəsidir.

Strukturu:

PROFİNET, əsasən avtomatlaşdırma daxilində nəzarətçilər və cihazlar arasında məlumat mübadiləsi üçün hazırlanmış bir rabitə protokoludur. Beləliklə, ən çox istifadə olunan sənaye Ethernet həllidir. PROFİNET açıq standart olduğundan, bir sıra istehsalçılar PLC, robotlar, PACS, proxy serverlər, iOS, diaqnostik alətlər, sürücülər və s. kimi müxtəlif PROFİNET məhsulları hazırlamışlar. PROFİNET sadəcə diaqnostika, həyəcan siqnalları, funksional təhlükəsizlik və əlavə məlumat kimi müxtəlif komponentlər arasında tsiklik və asiklik əlaqəni müəyyənləşdirir. Beləliklə, PROFİNET bu komponentləri birləşdirmək üçün standart Ethernet-dən rabitə vasitəsi kimi istifadə edir. Şəbəkədəki PROFİNET komponentləri Ethernet kabelləri ilə birləşdirilir və bu, digər Ethernet protokollarının oxşar infrastrukturda birlikdə yaşamasına imkan verir. PROFİNET - ə əlavə olaraq, SNMP, OPC UA, HTTP və ya MQTT kimi şəbəkəni tarazlaşdırmaq üçün digər Ethernet əsaslı protokollardan istifadə edə bilərsiniz. ISO/OSI modelinə əsaslanan ProfiNet arxitekturası aşağıda göstərilmişdir. PROFİNET tətbiq qatı olan ISO/OSI modelinin 7 qatında işləyir. Ümumiyyətlə, bu yeddi səviyyəli ISO/osı modeli sadəcə rabitə sisteminin abstraksiya səviyyələrini müəyyənləşdirir.

Gördüyü iş:

Sənaye avtomatlaşdırması tez-tez yüksək sürətli və deterministik ünsiyyətə ehtiyac duyur, yəni mesajların gözlənildiyi anda çatdırılması deməkdir. Beləliklə, PROFİNET mesajların tapşırıqdan asılı olaraq uyğun sürət və deterministliklə çatdırılmasını təmin etməlidir. Ancaq bütün tətbiqlər eyni performansa ehtiyac duymur. PROFİNET, TCP/IP və ya UDP/IP, RT (PROFİNET Real-Time), IRT (izoxronik real vaxt) və TSN (zamana həssas şəbəkə) kimi uyğun performans təmin etmək üçün yuxarıdakı arxitekturada göstərildiyi kimi müxtəlif rabitə kanallarından istifadə edərək məlumat verir. PROFİNET, TCP/IP rabitəsindən istifadə edir. IP əsaslı rabitə ilə əlaqəli əlavə gecikmə və titrəmə səbəbindən bu metod vaxt aparan tapşırıqlar üçün uyğun deyil. PROFİNET, vaxt aparan tətbiqlərdə istifadə üçün məlumatları çox sürətli və deterministik bir şəkildə çatdırmaq üçün RT kanalından istifadə edir. PROFİNET RT, vaxt aparan tətbiqlərin əksəriyyətinin ehtiyaclarını ödəyir. Beləliklə, ümumi performans əsasən şəbəkə dizaynından asılıdır, lakin 250 ISS-dən 512 MS-ə qədər dövr müddətinə nail ola bilərsiniz. Beləliklə, PROFİNET mexanizmini real vaxtda istifadə etmək üçün xüsusi bir konfiqurasiya və ya aparata ehtiyacınız yoxdur, çünki bütün PROFİNET məhsulları bu qabiliyyətə malikdir. PROFİNET IRT, Ethernet trafikini dəyişdirmək və PROFİNET trafiki üçün xüsusi qaydalar yaratmaq üçün istifadə olunan qaydaları artıraraq dəyişkən məlumat gecikmələrini azaltmaq üçün performansı artırmaq üçün istifadə olunur. Bu IRT istəyə bağlıdır və yalnız çap maşınları və qablaşdırma maşınları kimi dəqiq yüksək performanslı tətbiqlərdə tələb olunur. Ən son PROFİNET versiyası 2.4 spesifikasiyası TSN vasitəsilə PROFİNET kimi dördüncü rabitə kanalını işə salır. Bu, ISO/osı modelində kanal səviyyəsində olan yeni bir texnologiyadır. Bu, Ethernet-i standart olaraq deterministik etmək üçün istifadə olunan IEEE 802 standartları toplusudur. IEEE standartlarından bəziləri bunlardır: IEEE 802.1 AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1 Q-2018, IEEE 802.1 CB və IEEE 802.1 Q-2018.

Növləri;

Profinet, mis kabellər və fiber optik kabellər kimi istifadə olunan kabellər əsasında iki növdə mövcuddur:

• Profinet mis kabel - Bu, 4 metr məsafədə 100 Mbit/s-ə qədər sürətli Ethernet sürətini dəstəkləyən yaşıl rəngli 100 telli ekranlı kabeldir. Bu kabeldən istifadə edərək tam dubleks ötürmə əldə edilir ki, bu da məlumatların eyni vaxtda iki istiqamətdə ötürülməsi deməkdir. Bundan əlavə, 1 Gbit/s məlumat ötürmə sürəti üçün 8 telli mis kabellər istifadə olunur.

PROFİNET mis kabelləri dörd növdə mövcuddur: type-A, type-B, type-R və type-C.

1. A tipli mis kabellər əsasən stasionar qurğular üçün istifadə olunur.

2. B tipli mis kabellər əyilmənin olduğu yerdə istifadə olunur. Bu tip kabellər titrəmələrə və ya təsadüfi hərəkətlərə qarşı dura bilər.

3. R tipli mis kabellər robotlarda istifadə olunur.

4. C tipli mis kabellər xüsusi tətbiqlərdə istifadə olunur və dinamik mühitlərlə yanaşı hərəkətə də müqavimət göstərə bilər. Məsələn, fırlanan maşınlar.

5. Hərəkətli hissələr üçün istifadə olunan asma kabellər, yeraltı rabitələrdə istifadə olunan basdırılmış kabellər və yanğından mühafizə üçün istifadə olunan yanğına davamlı aqressiv olmayan kabellər kimi digər mis kabellər də mövcuddur.

• Profinet fiber optik kabellər - Bu kabellər birbaşa bağlayıcıları yığmaq üçün istifadə olunan iki paralel teldən istifadə edir. Bu tip kabellər 100 Mbps-ə qədər sürət və tam dubleks rabitə təmin edir. Bu tip kabellər bir çox üstünlüklərə malikdir. Məsələn, kilometr məsafələrini qət edə və quraşdırma bölgələri arasında tam elektrik izolyasiyasını təmin edə bilərlər. Bundan əlavə, bu kabellər elektromaqnit müdaxiləsinə davamlıdır. Bu kabellər iki növdə mövcuddur: B tipi və C tipi, burada B tipi kabellər çevik və ya stasionar istifadə üçün, C tipi kabellər isə vibrasiya, daimi hərəkət və s. kimi xüsusi tətbiqlər üçün istifadə olunur.

Profinet və Ethernet arasındakı fərqlər;

PROFINET:

• PROFİNET, PROFİBUS (PROFİNET International) tərəfindən hazırlanmış sənaye Ethernet həllidir.

• Cihazlar və nəzarətçilər arasında məlumat mübadiləsi üçün istifadə olunur.

• PROFİNET, tətbiq olduğu üçün ISO/OSI modelinin tətbiq qatındadır.

• Ethernet ilə müqayisədə çox yüksək ötürmə sürətində işləyir.

Ethernet:

• Ethernet, dünyada şəbəkə qurmaq üçün istifadə olunan çox məşhur bir şəbəkə rabitə vasitəsidir.

• Yerli şəbəkədəki qovşaqları birləşdirmək üçün istifadə olunur.

• Ethernet fiziki qat və məlumat bağlantısı qatındadır.

• Onun ötürülmə sürəti azdır.

ProfiNet və ProfiBus arasındakı fərqlər;

PROFINET:

• Profinet protokolu idarəetmə mərkəzi və nəzarətçi qat protokoludur.

• Avtobus topologiyasından istifadə edir.

• Stoxastik bir sistem olan Ethernet üzərində işləyir.

• Bu protokolda istifadə olunan kabel 4 cüt ekranlı kabeldir.

• İki təkrarlayıcı arasındakı maksimum kabel uzunluğu 100 metrdir.

• Profinet sürəti 1Gbps və ya 100Mbps-dir.

• Hər cihaz üçün tənzimlənən dövr müddətinə malikdir.

PROFIBUS:

• Profibus protokolu nəzarətçi qat protokoludur.

• Token ring topologiyasından istifadə edir.

• Avtobus sistemi olan RS485 protokolu üzərində işləyir.

• Bu protokolda istifadə olunan kabel bükülmüş cüt ekranlı kabeldir.

• İki təkrarlayıcı arasındakı maksimum kabel uzunluğu istifadə olunan məlumat sürətindən asılı olaraq 100 ilə 200 metr arasında dəyişir.

• Profibus sürəti 12 Mbps-dir.

• Hər cihaz üçün sabit bir dövr müddətinə malikdir.

ProfiNet bağlayıcı:

Profinet bağlayıcıları profinet kabel əlaqələri üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır. Bu bağlayıcılar əlverişliliyi və istifadəsi asanlığı səbəbindən çox populyardır. Beləliklə, istifadəsi asandır, tez bağlanır, yüksək performans təmin edir, dizaynı sərt, zərbəyə davamlıdır və texniki xidmət tələb etmir.

ProfiNet topologiyası:

Şəbəkələrin dizaynında rahatlıq və tərtib PROFİNETİN əsas xüsusiyyətləridir. Bütün tipik Ethernet topologiyalarından istifadə edərkən demək olar ki, məhdudiyyətsiz birləşmə seçimlərini dəstəkləyir. Müxtəlif əsas PROFİNET topologiyaları mövcuddur, buna görə də PROFİNET avtomatlaşdırma qurğusunun dizaynı üçün topologiyanın düzgün seçilməsi vacibdir. Bundan sonra topologiyanı tənzimləmək lazımdır. Profinet topologiyasını qurmaq üçün əlavə açarlar tələb oluna bilər. Star, trek və line topologiyaları kimi müxtəlif əsas PROFİNET topologiyaları mövcuddur.

Ulduz (Star) topologiyası:

Star topologiyası qismən coğrafi genişlənməni əhatə edən sahələr üçün uyğundur. Bu topologiya çoxsaylı rabitə qovşaqları paylaşılan bir keçidə qoşulduqda avtomatik olaraq yaradılır. Bir PROFİNET qovşağı uğursuz olarsa və ya ayrılsa, digər PROFİNET qovşaqları davamlı işləyəcəkdir. Ancaq orta keçid uğursuz olarsa, bütün bağlı qovşaqlarla əlaqə kəsiləcəkdir.

Ağac (Tree) topologiyası:

Ağac topologiyası müxtəlif star şəbəkələrini vahid şəbəkəyə qoşmaqla formalaşır. Funksional bölmə starpoints-də birləşdirilmiş avtomatlaşdırma qurğusunun hissələri ilə formalaşır. Beləliklə, qonşu açarlar vasitəsilə şəbəkəyə birləşirlər. Star point-də bir keçid siqnal paylayıcı kimi işləyir.

Xətti (Line) topologiya:

Xətti topologiya konveyer lentlərinin avtomatlaşdırılması qurğularında, eləcə də kiçik maşınlarda geniş istifadə olunur. PROFİNET cihazları xətti topologiyanın tanınmasını asanlaşdıran daxili açarla təchiz edilmişdir. Xətti topologiyalardan istifadə edərkən xətt kəsildikdən sonra, uğursuz bir cihazdan sonra yerləşən cihazlarla artıq əlaqə qurula bilməz. Beləliklə, xətti Ehtiyat protokolu ilə dairəvi formaya genişləndirməklə bunun qarşısını almaq olar.

Üstünlüklər:

1. PROFİNET, dörd vacib fayda sayəsində məhsuldarlığınızı artırmağın ən yaxşı yollarını təqdim edir: rahatlıq, açıqlıq və performans.

2. Şəffaf məlumatların mövcudluğu.

3. Şlüzlər/proxy vasitəsilə quraşdırılmış sahə avtobus sistemlərinin sadə və səhvsiz birləşməsi.

4. Əhəmiyyətli və ətraflı diaqnostik imkanlara malikdir.

5. ProfiNet istifadə edərək ulduz, xətt, üzük və ağac kimi müxtəlif topoloji variantları həyata keçirə bilərik.

6. Şəbəkənin sürətli və ixtisaslı istismara verilməsi üçün topoloji tanıma və diaqnostika təklif edir.

7. ProfiBus-ın funksional təhlükəsizliyi sənaye avadanlıqlarının yanlış işləməsi ilə bağlı təhlükələrdən qaçınır.

Tətbiq sahələri:

1. PROFİNET proseslərin avtomatlaşdırılması, istehsal, təhlükəsizlik və izoxron hərəkət nəzarəti kimi müxtəlif tətbiqlərdə istifadə olunur.

2. PROFİNET avtomatlaşdırmanın bütün sahələrində istifadə olunur.

3. Bu, avtomatlaşdırma çərçivəsində cihazlar və nəzarətçilər arasında məlumat mübadiləsi üçün istifadə olunan beynəlxalq standartlara əsaslanan açıq sənaye Ethernet həllidir.

4. Proses sahəsi Net Siemens PLC tərəfindən istifadə olunur.

5. PROFİNET, proseslərin avtomatlaşdırılması, bina avtomatlaşdırılması və istehsalın avtomatlaşdırılması kimi avtomatlaşdırma həllərinin tətbiqi üçün müxtəlif sahələrdə istifadə olunur.

6. PROFİNET məlumat ötürülməsi üçün sənaye Ethernet vasitəsilə istifadə olunur.

7. Ümumiyyətlə maye və qazlar kimi mühitləri dəyişdirmək və idarə etmək üçün avtomatlaşdırma prosesində istifadə olunur.

8. Bunlar yanacaq qazı təchizatı, kanalizasiya avtomatlaşdırılması və nəzarəti və ya suyun təmizlənməsi kimi müxtəlif sahələrdə də istifadə olunur.

9. İçki, süd məhsulları istehsalında və qida istehsalında bitkilərin emalı üçün istifadə olunur.

10. Qaz, avtomobil, neft, logistika və bir çox digər sahələrdə tətbiq olunur.