Ano ang ProfiNet : Arkitektura, Paggawa, Mga Uri at Mga Aplikasyon Nito

Ang teknolohiya ng Profinet ay binuo at inilathala ni PROFIBUS & PROFINET International noong unang bahagi ng 2000. Ang PROFINET ay isang innovative at open-standard na Industrial Ethernet solution na ginagamit para sa pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga controller at device sa automation ng industriya . Ang konsepto ng PROFINET ay natutugunan lamang ang lahat ng mga kinakailangan sa teknolohiyang automation ng industriya sa pamamagitan ng paggamit ng mga pamantayan ng IT tulad ng TCP/IP at XML para sa pakikipag-ugnayan, pag-configure at pag-diagnose ng mga field device/machine. Kaya, ito ang mahusay na pinagtibay na solusyon sa Industrial Ethernet. Kaya, ang artikulong ito ay nagbibigay ng maikling impormasyon sa Profibus - nagtatrabaho sa mga application.

Ano ang Profinet?

Ang PROFINET (process field Net) ay isang pamantayang pang-industriya na komunikasyon batay sa mga internasyonal na pamantayan na idinisenyo para sa pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga device at controllers sa isang pang-industriyang control system. Dito, ang mga controller ay mga PLC,  PAC, o DCS samantalang ang mga device ay mga vision system, I/O block, RFID reader,  mga instrumento sa proseso, drive, proxy, atbp. Dahil isa itong open standard, napakaraming manufacturer ang nagdisenyo ng mga produktong PROFINET tulad ng mga PAC, Mga PLC, Robot, Drive, IO, Proxies at diagnostic tool.

Sa pamamagitan ng paggamit ng pamantayang pang-industriya na komunikasyon na ito, maaari nating ikonekta ang HMI, PLC , Naipamahagi I/O, a sensor , iba mga transmiter , VFD, at mga actuator sa iisang network. Nagbibigay ang Profinet ng mas mabilis na oras ng pagtugon kaya mas nagiging mas mahusay ang pangongolekta ng data.

Available ang Industrial Profinet na may shielding na nagbibigay ng superior performance sa loob ng electrically maingay na paligid. Upang matukoy ang mga device ng Profinet, dapat itong tukuyin sa pamamagitan ng pangalan ng device na may IP address. Ang bawat device sa loob ng isang network ay dapat na inilalaan ng IP address upang makipag-usap. Ginagamit ang Profinet bilang isang remote na I/O na katulad ng Profibus-DP upang magbigay ng napakabilis na bilis ng komunikasyon.

Sa mas malaking network, ginagamit ang switch ng network para sa pagkonekta sa Profinet para sa simpleng pamamahagi. Nakikilala ang device ng profinet sa pamamagitan ng mga wastong IP address. Halimbawa, kung ang profinet na device ay may 191.127.0.20 IP address kung saan kasama sa unang tatlong digit ang impormasyon ng network at ang huling digit ay isang numero ng device.

Arkitektura ng ProfiNet

Ang PROFINET ay isang protocol ng komunikasyon na pangunahing idinisenyo para sa pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga controllers pati na rin ng mga device sa loob ng setting ng automation. Kaya ito ay ang pinaka-tinatanggap na ginagamit Industrial based Ethernet solusyon. Dahil ang PROFINET ay isang bukas na pamantayan, kung gayon ang isang bilang ng mga tagagawa ay nakabuo ng iba't ibang mga produkto ng PROFINET tulad ng mga PLC, Robot, PAC, Proxies, IO, diagnostic tool, Drive, atbp.
Tinutukoy lang ng PROFINET ang cyclic at acyclic na komunikasyon sa pagitan ng iba't ibang bahagi tulad ng mga diagnostic, alarm, kaligtasan sa paggana, at karagdagang impormasyon. Kaya, ang PROFINET ay gumagamit ng karaniwang Ethernet bilang isang medium ng komunikasyon para sa pagkonekta sa mga bahaging ito.

Ang mga bahagi ng PROFINET sa isang network ay konektado sa pamamagitan ng mga Ethernet cable at pinapayagan nito ang iba pang mga protocol ng Ethernet para sa magkakasamang pamumuhay sa isang katulad na imprastraktura. Bilang karagdagan sa PROFINET, maaari kang gumamit ng iba pang mga protocol batay sa Ethernet upang balansehin ang network tulad ng SNMP, OPC UA, HTTP, o MQTT.
Ang arkitektura ng ProfiNet batay sa ISO/ modelo ng OSI ay ipinapakita sa ibaba. Ang PROFINET ay nabubuhay sa 7 layer ng ISO/OSI mode na siyang application layer. Sa pangkalahatan, ang pitong-layer na modelong ISO/OSI na ito ay tumutukoy lamang sa mga abstraction layer ng sistema ng komunikasyon.

Gumagana ang ProfiNet

Ang automation ng industriya ay madalas na nangangailangan ng mataas na bilis pati na rin ang deterministikong komunikasyon na nangangahulugan ng paghahatid ng mga mensahe nang tumpak sa sandaling inaasahan ang mga ito. Kaya, dapat tiyakin ng PROFINET na ang mga mensahe ay naihatid sa angkop na bilis at determinismo batay sa gawain. Ngunit hindi lahat ng application ay nangangailangan ng katulad na pagganap.

Ang PROFINET ay naghahatid ng data gamit ang iba't ibang mga channel ng komunikasyon tulad ng ipinapakita sa itaas na arkitektura upang matiyak ang angkop na pagganap tulad ng TCP/IP o UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (Isochronous Real-Time), at TSN (Time Sensitive Networking).

Gumagamit ang PROFINET ng TCP/IP kung hindi man ay UDP/IP na komunikasyon, lalo na para sa mga nontime na kritikal na gawain tulad ng configuration pati na rin ang parameterization. Dahil sa karagdagang latency at jitter na konektado sa komunikasyon batay sa IP, hindi naaangkop ang diskarteng ito para sa mga gawaing kritikal sa oras.

Gumagamit ang PROFINET ng RT channel para sa paghahatid ng data sa napakabilis at deterministikong paraan upang magamit sa mga application na batay sa oras na kritikal. Tinutupad ng PROFINET RT ang mga pangangailangan ng karamihan ng mga application na kritikal sa oras. Kaya ang pangkalahatang pagganap ay pangunahing nakasalalay sa disenyo ng network, gayunpaman, maaari mong makuha ang mga oras ng pag-ikot mula 250 µs – 512 ms. Kaya, hindi mo kailangan ng espesyal na configuration o hardware para magamit ang real-time na mekanismo ng PROFINET dahil lahat ng produkto ng PROFINET ay nilagyan ng ganitong kapasidad.

Ginagamit ang PROFINET IRT upang pataasin ang performance upang mabawasan nito ang mga nababagong pagkaantala ng data sa pamamagitan ng pagtaas ng mga panuntunang ginagamit upang lumipat sa trapiko ng Ethernet at paggawa din ng mga espesyal na panuntunan para sa trapiko ng PROFINET. Ang IRT na ito ay opsyonal at kinakailangan lamang sa mga eksaktong high-performance-based na application tulad ng mga printing press at packing machine.

Ang pinakahuling detalye ng PROFINET na V2.4 ay naglulunsad ng ikaapat na channel ng komunikasyon tulad ng PROFINET sa TSN. Ito ay isang bagong teknolohiya na nasa layer ng data link sa ISO/OSI Model. Ito ay isang hanay ng mga pamantayan ng IEEE 802 na ginagamit upang gawing deterministiko ang Ethernet bilang default. Ang ilan sa mga pamantayan ng IEEE ay; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB at IEEE 802.1Q-2018.

Mga Uri ng ProfiNet

Available ang mga profit sa dalawang uri batay sa mga cable na ginamit tulad ng mga copper cable at mga fiber optic cable.

Profinet Copper Cable

Ito ay isang berdeng kulay at 4-wire na may kalasag na cable at sinusuportahan nito ang hanggang 100 Mbps Fast Ethernet sa 100 metrong distansya. Sa pamamagitan ng paggamit ng cable na ito, nakakamit ang Full Duplex transmission na nangangahulugan na ang data ay ipinapadala sa dalawang direksyon nang sabay-sabay. Bilang karagdagan, para sa 1 Gbps transmission rate, 8-core copper cable ang ginagamit.

Ang PROFINET copper cable ay makukuha sa apat na uri type-A, type-B, type-R at type-C.

• Ang mga cable na tanso ng Type-A ay pangunahing ginagamit para sa mga nakapirming pag-install.
• Ang mga type-B na tansong cable ay ginagamit kung saan naroroon ang pagbaluktot. Ang mga uri ng mga cable na ito ay maaaring labanan ang mga vibrations o paminsan-minsang paggalaw.
• Ang mga type-R na tansong cable ay ginagamit sa mga robot application.
• Ang mga cable na tanso ng Type C ay ginagamit sa mga espesyal na aplikasyon at maaari nilang labanan ang paggalaw pati na rin ang mga dynamic na kapaligiran. Halimbawa, mga rotary machine.
• Naroon din ang iba pang mga copper cable tulad ng mga trailing cable na ginagamit para sa mga gumagalaw na bahagi, mga nakabaon na cable na ginagamit sa underground na komunikasyon, at flame retardant non-corrosive cable na ginagamit para sa proteksyon ng sunog.

Profinet Fiber Optic Cable

Ang mga cable na ito ay gumagamit ng dalawang parallel wire na ginagamit para sa pagpupulong ng mga konektor nang direkta. Ang mga uri ng cable na ito ay may hanggang 100 Mbit/s na bilis at pati na rin ang full duplex na komunikasyon.

Ang mga uri ng mga cable na ito ay nagbibigay ng maraming benepisyo tulad ng maaari nilang masakop ang mga kilometro ng distansya, at nagbibigay ng kabuuang electrical isolation sa pagitan ng mga rehiyon ng halaman. Bilang karagdagan, ang mga cable na ito ay lumalaban sa electromagnetic interference. Available ang mga cable na ito sa dalawang uri ng Type B at Type C kung saan ang Type B type na mga cable ay ginagamit para sa flexible o stationary na paggamit at Type C cable ay ginagamit para sa mga espesyal na application tulad ng vibration, permanenteng paggalaw, atbp.

ProfiNet vs Ethernet

Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng Profinet at Ethernet ay tinalakay sa ibaba.

ProfiNet vs Profibus

Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng Profinet at Profibus ay tinalakay sa ibaba.

Profinet Connector

Ang mga Profinet Connector ay partikular na idinisenyo para sa mga pagwawakas ng mga profinet na cable. Ang mga konektor na ito ay napakasikat dahil sa kanilang affordability at simpleng paggamit din. Kaya ang mga ito ay user-friendly, mabilis na kumonekta, nagbibigay ng mataas na pagganap, ang kanilang istraktura ay matibay, shock resistance, at walang maintenance.

Topology ng ProfiNet

Sa disenyo ng network, ang flexibility at layout ay ang mga pangunahing tampok ng PROFINET. Sinusuportahan nito ang humigit-kumulang walang limitasyong mga opsyon sa kumbinasyon kapag ginagamit ang lahat ng tipikal na topologies ng Ethernet. Mayroong iba't ibang pangunahing mga topolohiya ng PROFINET doon kaya, ang tamang pagpili ng topology ay makabuluhan para sa disenyo ng planta ng automation ng PROFINET. Pagkatapos ng disenyong ito, kailangang ayusin ang topology. Upang i-set up ang profinet topology, maaaring kailanganin ang mga karagdagang switch. Ang iba't ibang pangunahing mga topolohiya ng PROFINET ay magagamit tulad ng mga topolohiya ng bituin, puno, at linya.

Topolohiya ng Bituin

Ang topology ng bituin ay angkop para sa mga lugar kabilang ang bahagyang heograpikal na extension. Ang topology na ito ay awtomatikong nilikha kung maraming mga node ng komunikasyon ay magkakaugnay sa isang pangkalahatang switch. Kung ang node ng isang PROFINET ay nabigo o nahiwalay, ang ibang mga node ng PROFINET ay patuloy na gagana. Ngunit, kung nabigo ang gitnang switch, ang komunikasyon ay maaantala sa lahat ng mga konektadong node.

Topology ng Puno

Ang isang tree topology ay nabuo sa pamamagitan ng pagkonekta ng iba't ibang mga star network sa isang solong network. Ang functional unit ay nabuo sa pamamagitan ng mga bahagi ng automation plant na pinagsama sa mga star point. Kaya ang mga ito ay inter-networked sa pamamagitan ng mga kalapit na switch. Sa star point, gumagana ang isang switch tulad ng isang signal distributor.

Topology ng Linya

Ang line topology ay malawakang ginagamit sa mga automation plant para sa conveyor belt at ginagamit din sa maliliit na application ng makina. Ang mga device ng PROFINET ay nilagyan ng pinagsamang switch upang matulungan ang mga topologies ng linya sa pagkilala. Kapag naganap ang pagkaantala ng linya kapag ginamit ang mga topolohiya ng linya, hindi na maaaring makipag-ugnayan ang mga device na nakaayos pagkatapos ng nabigong device. Kaya maiiwasan ito sa pamamagitan ng pagpapalawak ng linya sa isang ring form na may redundancy protocol.

Mga kalamangan

Ang Mga kalamangan ng ProfiNet isama ang mga sumusunod.

• Ang PROFINET ay nagbibigay sa iyo ng pinakamahusay na mga paraan upang mapabuti ang iyong pagiging produktibo na may apat na mahahalagang benepisyong flexibility, pagiging bukas, pagganap at kahusayan.
• Mataas na kakayahang magamit at pagiging maaasahan.
• Accessibility ng Transparent na data.
• Madali at walang kapintasang kumbinasyon ng mga itinatag na sistema ng Fieldbus sa pamamagitan ng mga gateway/proxies.
• Mayroon itong makabuluhan at detalyadong mga opsyon sa diagnostic.
• Sa pamamagitan ng paggamit ng Profinet, maaari tayong magsagawa ng iba't ibang opsyon sa topology tulad ng star, line, ring at tree.
• Nag-aalok ito ng topology recognition at diagnostics para sa mabilis at mahusay na network commissioning.
• Iniiwasan ng functional na kaligtasan ng Profibus ang mga panganib dahil sa maling paggana ng makinarya sa industriya

Mga aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng ProfiNe t isama ang mga sumusunod.

• Ginagamit ang PROFINET sa iba't ibang mga application tulad ng pag-automate ng proseso, produksyon, kaligtasan at mga application na isochronous na kontrol sa paggalaw.
• Ang PROFINET ay ginagamit sa lahat ng mga lugar ng automation ng engineering.
• Isa itong bukas na solusyon sa Industrial Ethernet batay sa mga internasyonal na pamantayan na ginagamit para sa pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga device at controller sa loob ng setting ng automation.
• Ang Process field Net ay ginagamit ng Siemens PLC.
• Ginagamit ang PROFINET sa iba't ibang larangan para sa pagpapatupad ng mga solusyon sa automation tulad ng automation ng proseso, automation ng gusali at automation ng pabrika.
• Ginagamit ang PROFINET sa Industrial Ethernet para sa komunikasyon ng data.
• Ginagamit ito sa pangkalahatan sa proseso ng automation para sa pagpapalit at pagkontrol ng media tulad ng mga likido at gas.
• Ginagamit din ang mga ito sa iba't ibang lugar tulad ng supply ng fuel gas, automation at kontrol para sa wastewater o water treatment.
• Ito ay ginagamit upang iproseso ang mga halaman sa industriya ng inumin, pagawaan ng gatas, at para sa produksyon ng pagkain.
• Naaangkop ito sa isang malawak na hanay ng mga industriya tulad ng gas, automotive, langis, logistik, at marami pa.

Kaya, ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang-ideya ng isang Profinet teknolohiya – gumagana sa mga application. Ito ang pinakamahalagang Industrial Ethernet Standard sa marketplace. Ito ay teknolohiyang nakatuon sa hinaharap at itinatag sa buong mundo na sinusuportahan ng ilang mga vendor ng produkto para sa pagtiyak ng proteksyon sa pamumuhunan at pangmatagalang kakayahang magamit. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang Profibus?