PROFINET – это инновационный и открытый стандарт на основе Industrial Ethernet (IEC 61158) для промышленной автоматизации. Через PROFINET устройство полевого уровня могут соединяться с устройствами уровня управления производством.
PROFINET осуществляет коммуникации на уровне всей системы, обеспечивает инжиниринг на уровне всего производства и использует IT стандарты вплоть до полевого уровня управления.
IT коммуникации, обмен данными и циклическая коммуникация процесса объединяются на основе Industrial Ethernet.
Существующие полевые шины, такие как PROFIBUS могут быть легко интегрированы без изменений существующих устройств.

Дизайн

Концепция устройств PROFINET

В PROFINET различают контроллеры и устройства, присоединённые к ним. Последние инициализируются и параметрируются контроллером при запуске. Контроллер вместе со своими устройствами составляют систему ввода/вывода (сравните с системой ведущий - ведомый в PROFIBUS).
В PROFINET циклическая коммуникация между контроллером ввода/вывода и его устройствами ввода/вывода осуществляется аналогично PROFIBUS – через образ процесса. Образ процесса обновляется циклически, в зависимости от требований и свойств устройств это осуществляется в режиме реального времени (RT, типичные устройства – децентрализованные периферийные устройства ввода/вывода) или в режиме изохронного реального времени (IRT, типичные представители таких устройств - сервоприводы). Кроме того, PROFINET позволяет осуществлять коммуникации между контроллерами и устройствами других систем ввода/вывода.

Система ввода/вывода PROFINET с IRT для управления движением

SIMOTION регулирует или синхронизирует оси через PROFINET. Это требует циклического, такт-синхронный обмена данными с приводами. Система ввода/вывода PROFINET с IRT удовлетворяет этим требованиям. При этом коммуникационный цикл делится по времени на различные каналы. Первый канал используется для изохронных коммуникаций реального времени (IRT), следующие для коммуникации реального времени (RT) и стандартных коммуникаций TCP/IP. При конфигурировании приложения, например, синхронной работы двух осей, телеграммы IRT полностью определяются и создаются соответствующие конфигурационные данные.
С помощью специального алгоритма, учитывающего конфигурацию сети, определяется временная последовательность отдельных телеграмм для каждого сегмента сети. Это позволяет коммутатору передавать телеграммы IRT без задержки с входного порта в определенный выходной порт и затем к устройству получателю.

Переход с PROFIBUS на PROFINET

Функциональный интерфейс между SIMOTION и приводами на PROFINET и PROFIBUS определен в профиле привода PROFIdrive организации PROFIBUS International (PI). Нет необходимости менять прикладную программу при переходе с PROFIBUS на PROFINET.

PROFINET с PROFIdrive

Концепции управления движением с PROFINET

SIMOTION поддерживает реализацию различных структур автоматизации на основе PROFINET. Концепция распределённого управления движением на базе приводов (например, с SIMOTION D) или концепция централизованной архитектуры управления (например, SIMOTION P), поддерживаются таким же образом, как и решения децентрализованной автоматизации с модульными компонентами.

Централизованная архитектура управления движением

Децентрализованная архитектура управления движением

В подготовке:
Интерфейс PROFINET будет реализован с помощью дополнительно модуля систем управления движением SIMOTION P и SIMOTION D, а также для системы приводов SINAMICS S120 с модулем управления CU320. Эти модули будут иметь 4 порта Ethernet с интегрированными функциями коммутатора. Все типы коммуникаций реального времени системы ввода/вывода PROFINET (RT и IRT), а также стандартные протоколы TCP/IP будут поддерживаться.

Функции

Коммуникация в режиме реального времени с устройствами ввода/вывода по PROFINET

PROFINET использует преимущества стандарта TCP/IP для параметрирования, конфигурирования и диагностирования. Передача данных процесса в реальном времени происходит по тому же кабелю. Устройства ввода/вывода PROFINET предлагают следующие свойства в режиме реального времени:

• В режиме реального времени используется опциональная возможность определения приоритета коммуникационного стека
  участников шины. Это позволяет осуществлять высокоскоростную передачу данных со стандартными компонентами сети.
• Изохронное реальное время (IRT)
  IRT позволяет осуществлять строго детерминированную циклическую передачу данных с короткими временами реакции и минимальным дрожанием для высокопроизводительных приложений управления движением. Эта свойство реализуется специальной микросхемой, так называемой ERTEC (усовершенствованный контроллер Ethernet реального времени), в соответствующих интерфейсах (интегрированный в устройство коммутатор) или компонентах сети (коммутаторах).

Распределенное управление с PROFINET CBA

Машины и установки могут разбиваться на часто используемые технологические модули. Такие модули охватывают механику, электронные / электрические компоненты и прикладные программы части установок. В первом шаге модули создаются, испытываются и инкапсулируются, на втором шаге они графически присоединяются к коммуникационной системе. Такая процедура делает возможным эффективное проектирование и быстрый ввод в эксплуатацию.

Автоматизация с PROFINET

С этими и другими свойствами PROFINET удовлетворяет всем требованиям автоматизации: пригодная для промышленности технология установки, поддержка режима реального времени, детерминированные реакции, интеграция децентрализованных
полевых устройств, простое администрирование сети и диагностирование, защита от несанкционированного доступа, эффективный не зависящий от производителя инжиниринг, а также такт-синхронные задачи управления движением.
PROFINET основан на технологии коммутации и расширяет эту технологию для приложений реального времени (IRT). Это даёт
преимущество оптимального использования топологии сети и адаптации её к требованиям машины. Коллизии на шине предотвращаются, и достигается оптимальная пропускная способность шины.