PROFINET – EL PRINCIPAL ESTÁNDAR DE ETHERNET INDUSTRIAL

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PROFINET se ha convertido en el estándar Industrial Ethernet líder en el mercado. Este nivel mundial establecido y la tecnología orientada al futuro es apoyado por muchos vendedores de productos, lo que garantiza la disponibilidad a largo plazo y protección de la inversión.

El número de dispositivos PROFINET en uso en el mercado se ha incrementado por encima del promedio en los últimos años: 9,8 millones de dispositivos fueron instalados a finales de 2014, y el número sigue creciendo …  www.profibus.com

Más en Profinet www.wikipedia.org PROFINET  (Process Field Net) es un estándar para  Industrial Ethernet  basado en Industrial Ethernet según IEEE 802.xx

Tecnología

Tres niveles de protocolo se definen:

      • TCP / IP para PROFINET CBA y la puesta en marcha de una planta [2]  con tiempos de reacción en el intervalo de 100 ms
      • RT (en tiempo real) protocolo para PROFINET CBA y PROFINET IO aplicaciones [2] hasta 10 ms tiempos de ciclo
      • IRT ( isócrona en tiempo real) para aplicaciones PROFINET IO en sistemas de accionamiento [2]  Con los ciclos de tiempos de menos de 1 ms

modelo de componentes

Un sistema PROFINET Component Based Automation (CBA) se compone de varios componentes de automatización. Un componente cubre todas las variables mecánicas, eléctricas y de TI.El componente puede ser generado mediante las herramientas de programación estándar. Un componente se describe el uso de un archivo de descripción de componentes PROFINET (PCD) en  XML . Una herramienta de planificación de carga estas descripciones y permite las interconexiones lógicas entre los componentes individuales que se generen para la implementación de una planta.

Este modelo se inspiró en gran medida por la  norma IEC 61499  estándar.

La idea básica de CBA es que todo un sistema de automatización se puede dividir en subsistemas autónoma de funcionamiento. El diseño y las funciones pueden terminar de manera idéntica o ligeramente modificada en varios sistemas. Cada componente se controla normalmente por número manejable de señales de entrada. Dentro del componente, un programa de control ejecuta la función y pasa las señales de salida correspondientes a otro controlador. La ingeniería que se asocia con ella es fabricante-neutral. La comunicación de un sistema basado en componente sólo está configurado, en lugar de ser programado. La comunicación con PROFINET CBA (sin tiempo real) es adecuado para los tiempos de ciclo de bus de aprox. 50 a 100 ms. El funcionamiento paralelo de canal RT permite ciclos de datos similares a PROFINET IO (unos pocos ms).

periféricos

Las interfaces para  periféricos  se implementa mediante PROFINET IO. Se define la comunicación con los dispositivos periféricos conectados campo. Su base es un concepto en tiempo real en cascada. PROFINET IO define todo el intercambio de datos entre los controladores de dispositivos (con “funcionalidad de maestro”) y los dispositivos (dispositivos con “funcionalidad esclavo”), así como la parametrización y diagnóstico. PROFINET IO está diseñado para el rápido intercambio de datos entre los dispositivos de campo basados en Ethernet y sigue el modelo de proveedor-consumidor. [2]  Los dispositivos de campo en una línea PROFIBUS subordinado se pueden integrar en el sistema PROFINET IO sin ningún esfuerzo y sin problemas a través de un IO- proxy (representante de un sistema de bus subordinado). Un desarrollador puede implementar dispositivo PROFINET IO con cualquier controlador Ethernet disponible en el mercado.[2]  Es muy adecuado para el intercambio de datos con tiempos de ciclo de bus de una configuración ms.The pocos de una OI-System se ha mantenido similar a  PROFIBUS . PROFINET IO siempre contiene el concepto de tiempo real.

Un sistema PROFINET IO se compone de los siguientes dispositivos:

      • El controlador IO, que controla la tarea de automatización.
      • El dispositivo IO, que es un dispositivo de campo, supervisado y controlado por un controlador IO. Un dispositivo IO puede consistir en varios módulos y submódulos.
      • El Supervisor IO es  el software normalmente basado en un PC para ajustar los parámetros y el diagnóstico de los dispositivos IO individuales.

Se establece una relación de aplicaciones (AR) entre un controlador IO y un dispositivo IO. Estas reacciones adversas se utilizan para definir relaciones de comunicación (CR) con diferentes características para la transferencia de parámetros, intercambio cíclico de datos y manejo de alarmas. [2]  Véase  el ciclo de vida de la conexión Profnet IO  para una descripción más detallada.

Las características de un dispositivo IO son descritas por el fabricante del dispositivo en un archivo de la estación Descripción general (GSD). El lenguaje utilizado para este propósito es el GSDML (GSD Markup Language) – un lenguaje basado en XML. El archivo GSD proporciona el software de supervisión con una base para la planificación de la configuración de un sistema PROFINET IO.

IO abordar

Cada módulo dentro de una red PROFINET tiene tres direcciones:

      • Nombre del dispositivo, un nombre lógico para el módulo dentro de la configuración total

Debido a PROFINET utiliza TCP / IP se utilizan un MAC y la dirección IP. Una dirección MAC cambia si se reemplaza el dispositivo. Una dirección IP es una forma de direccionamiento dinámico. Porque había una necesidad de una dirección fija se utiliza un nombre de dispositivo.

Para la asignación de la dirección IP, máscara de subred y la puerta de enlace por defecto se definen dos métodos:

Tiempo real

Dentro de PROFINET IO, los datos de proceso y alarmas siempre se transmiten en tiempo real (RT). En tiempo real en PROFINET se basa en las definiciones de  IEEE  e IEC, que permiten un tiempo limitado para la ejecución de servicios en tiempo real dentro de un ciclo de bus. La comunicación RT representa la base para el intercambio de datos para PROFINET IO. Datos en tiempo real se tratan con una prioridad más alta que TCP (UDP) de datos / IP. RT proporciona la base para la comunicación en tiempo real en el área de periferia descentralizada, y para el modelo de componentes PROFINET. Este tipo de intercambio de datos permite que los tiempos de ciclo de bus en el intervalo de unos pocos cientos de microsegundos.

la comunicación isócrona

el intercambio de datos isócrono en PROFINET se define en el concepto de tiempo real isócrono (IRT). Los dispositivos con funcionalidad IRT tienen puertos de conmutación integrados en el dispositivo de campo. Pueden basarse, por ejemplo, en los controladores de Ethernet ERTEC 400/200. Los ciclos de intercambio de datos son por lo general en el rango de unos pocos cientos de microsegundos hasta varios milisegundos. La diferencia con la comunicación en tiempo real es esencialmente el alto grado de determinismo, de modo que el inicio de un ciclo de bus se mantiene con alta precisión. El inicio de un ciclo de bus puede desviarse hasta 1 microsegundo (jitter). IRT se requiere, por ejemplo, para aplicaciones de control de movimiento (procesos de control de posicionamiento).

perfiles

Los perfiles son configuraciones predefinidas de las funciones y características disponibles de PROFINET para su uso en dispositivos o aplicaciones específicas. Se especifican los grupos de trabajo PI y publicados por PI. Los perfiles son importantes para la apertura, la interoperabilidad y la intercambiabilidad, de modo que el usuario final puede estar seguro de que equipos similares de diferentes fabricantes realizan de una manera estandarizada.

Hay perfiles PROFINET para codificadores, por ejemplo. Otros perfiles se han especificado para el control de movimiento (PROFIdrive) y seguridad funcional (PROFIsafe). También existe un perfil especial para los trenes.

Otro perfil es  PROFIenergy  que incluye servicios para la monitorización en tiempo real de la demanda de energía. Este fue solicitada en 2009 por el grupo AIDA de los fabricantes de automóviles alemanes ( AudiBMWMercedes-BenzPorsche  y VW) que deseaban tener una forma normalizada de la gestión activa el uso de energía en sus plantas. Dispositivos de alta energía y subsistemas tales como robots, rayos láser e incluso pintar líneas son el objetivo de este perfil, que ayudará a reducir los costos de energía de una planta al cambiar de forma inteligente los dispositivos en los modos ‘sueño’ para tener en cuenta las pausas de producción, tanto previsto (por ejemplo, los fines de semana y bajas cerradas) y imprevistos (por ejemplo, averías).

Organización

PROFINET se define por PROFIBUS y PROFINET International (PI) y respaldada por el INTERBUS Club y, desde 2004, forma parte de las normas IEC 61158 e IEC 61784.