Objetivo
PROFINET se basa en estándares de TI acreditados y
ofrece funcionalidad de TCP/IP completa para la transferencia de datos en toda
la empresa y a todos los niveles. Además, los usuarios gozan de las ventajas de
los diagnósticos integrados y las comunicaciones de seguridad positiva, que
ofrecen una disponibilidad del sistema óptima, que abarca desde los conceptos
de máquinas modulares para conseguir la máxima flexibilidad hasta las
velocidades de transferencia más rápidas y aplicaciones WLAN. En su conjunto,
estas capacidades le ofrecen un rendimiento considerablemente superior.
Índice
- Niveles de protocolo
- Modelo de componentes
- Periféricos
- IO direccionamientos
- En tiempo real
- Comunicación isócrona
- Perfiles
- Resumen
- Mapa mental
Niveles de Protocolo
Tres niveles de
protocolo se definen:
·
TCP / IP para PROFINET CBA y la puesta en marcha de
una planta con tiempos de
reacción en el intervalo de 100 ms
·
RT (en tiempo real) protocolo para PROFINET CBA y
PROFINET IO aplicaciones hasta 10 ms tiempos de ciclo
·
IRT (isócrona en tiempo real)
para aplicaciones PROFINET IO en sistemas de accionamiento con los ciclos de
tiempos de menos de 1 ms
Los protocolos pueden
ser grabados y se muestran utilizando un Ethernet herramienta de
análisis, como Wireshark. La topología puede demostrar el uso
de herramientas de análisis, como TH Alcance.
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 se
puede generar mediante las herramientas de programación estándar. Un componente
se describe el uso de un archivo de descripción de componente 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 IEC 61499 estándar. La idea básica de CBA
es que un sistema de automatización entero puede ser dividido en subsistemas
que funcionan de forma autónoma. 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 del 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 adecuada
para los tiempos de ciclo de bus aprox. 50 a 100 ms. El paralelo
corriendo canal RT permite ciclos de datos similares a PROFINET IO (algunos ms).
Periféricos
Interfaz de periféricos se implementa
mediante PROFINET IO. Se define la comunicación con dispositivos
periféricos de campo conectados. Su base es un concepto en tiempo real en
cascada. PROFINET IO define todo el intercambio de datos entre los
controladores (dispositivos con "funcionalidad maestro") y los
dispositivos (dispositivos con "funcionalidad de esclavos"), así como
la parametrización y diagnóstico. PROFINET IO está diseñado para el intercambio
rápido de datos entre los dispositivos de campo basados en Ethernet y sigue
el modelo de proveedor-consumidor. Los dispositivos de campo en una
línea PROFIBUS subordinada 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 dispositivo puede
implementar PROFINET IO con cualquier controlador Ethernet disponible en el
mercado. Es muy adecuado para el intercambio de datos con tiempos de
ciclo de bus de unos pocos ms. La configuración de un Sistema-IO se ha
mantenido similar a PROFIBUS. PROFINET IO siempre contiene el
concepto en 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 software normalmente basado
en un PC para configurar parámetros y el diagnóstico de los dispositivos IO
individuales.
Una Relación de
aplicaciones (AR) se establece entre un controlador IO y un dispositivo
IO. Estos ARs se usan para definir las relaciones de comunicación (CR) con
características diferentes para la transferencia de parámetros, intercambio
cíclico de datos y manejo de alarmas. Véase la conexión del ciclo de vida 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 Direccionamiento
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 PROFINET utiliza
TCP / IP se utilizan un MAC y la dirección IP. Una dirección MAC cambia si
el dispositivo se sustituye. Una dirección IP es una forma de
direccionamiento dinámico. Debido a que había una necesidad de una
dirección fija se utiliza un nombre de dispositivo.
Para la asignación de la
dirección IP, máscara de subred y puerta de enlace predeterminada dos métodos
se definen:
En 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 deIEEE 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 tiempos de ciclo de bus en el intervalo de unos pocos cientos de
microsegundos.
Comunicación isócrona
Intercambio de datos
isócrona con PROFINET se define en el concepto isócrona en tiempo real
(IRT). Los dispositivos con funcionalidad IRT tienen puertos de
conmutación integrados en el dispositivo de campo. Pueden basarse, por
ejemplo, en el controlador Ethernet ERTEC 400/200. Los ciclos de
intercambio de datos son por lo general en el rango de unos pocos cientos de
microsegundos hasta unos pocos 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.Ellos son
especificadas por los grupos de trabajo de IP 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 los servicios de monitoreo en tiempo real de la demanda de
energía. Esta fue solicitada en 2009 por el grupo AIDA de los fabricantes
de automóviles alemanes (Audi, BMW, Mercedes-Benz, Porsche y VW) que deseaban
tener una forma estandarizada de gestión activa el uso de energía en sus
plantas. Dispositivos de alta energía y subsistemas como los robots, rayos
láser e incluso pintar líneas son el objetivo para este perfil, que ayudará a
reducir los costos de energía de una planta al cambiar de forma inteligente los
dispositivos en los modos 'sueño' de tener en cuenta las pausas de producción,
tanto previsto (por ejemplo, los fines de semana y bajas cerradas) y no
previstas (por ejemplo, averías).
Resumen
A medida de que
Ethernet se fue transformando en un elemento clave para el ámbito corporativo,
algunos usuarios y vendedores empezaron a investigar la posibilidad de usar esta
plataforma de comunicaciones abierta dentro de las plantas industriales. Sin
embargo, los procesos industriales requerían respuestas determinísticas en
tiempo real, aspectos que Ethernet no podía ofrecer.
Por ese motivo, Profibus International -asociación que reúne a más de 1.200
compañías- desarrolló la plataforma Profinet, que permite el uso de
comunicaciones tanto en tiempo real como por TCP/IP en la misma red.
También ayuda a las
empresas operan con más éxito. Ofrecer la máxima flexibilidad, le ofrece
más libertad para los conceptos de máquinas e instalaciones adaptadas. Su
eficiencia de alto nivel le permite utilizar de manera óptima los recursos
disponibles. El rendimiento único de este estándar Ethernet industrial
permite mayor precisión y calidad del producto. Su ventaja: un aumento
sostenible de la productividad.
