Что такое profinet для чайников

PROFIBUS vs PROFINET

Основные характеристики протоколов PROFIBUS / PROFINET:

PROFIBUSPROFINET
организацияPROFIBUS & PROFINET International
конфигурационный файлGSD (General Station Description)
профилиPROFIsafe, PROFIenergy, PROFIdrive
физический уровеньRS-485Ethernet
скорость12Mбит/с1Гбит/с или 100Mбит/с
max размер блока данных244 байт1440 байт
Количество устройств126неограниченно
Сетьmaster/slaveprovider/consumer
беспроводная средавозможнаWi-Fi, Bluetooth
Детерминированный режиместьесть
M2M-взаимодействиенетесть
Топологияшиналюбая

Оба протокола были созданы при участии компании Siemens AG и поддерживаются консорциумом PROFIBUS & PROFINET International (PI). Конфигурация устройств описывается GSD-файлом (General Station Description) в виде ASCII-файла для PROFIBUS и XML-файла для PROFINET соответственно. У PROFIBUS и PROFINET также есть общие профили для определенных устройств или приложений, например:

Протокол PROFIBUS был разработан в 1989 году компанией Siemens для собственных промышленных контроллеров Simatic. В глобальном смысле это был качественный переход от аналоговых сигналов 4-20 мА к цифровым промышленным сетям (RS-485), на базе которых были разработаны несколько совместимых друг с другом спецификаций Profibus PA, Profibus DP и Profibus FMS. В настоящее время наблюдается качественный переход от RS-485 к быстро распространяющимся промышленным стандартам Ethernet. PROFINET, используя коммерческий успех Ethernet, в какой-то степени «предвидел будущее» оценив скоростные характеристики Ethernet (100 Мбит/с, сегодня может работать на скоростях Gigabit Ethernet и выше). Протокол Ethernet характеризуется высокой пропускной способностью, большим размером передаваемого пакета данных и неограниченным адресным пространством (ограничение только пределами производительности контроллера).

PROFIBUS может передавать сообщения по беспроводной сети, что часто требует специализированных средств от того же производителя. PROFINET, будучи стандартом, основанным на Ethernet, использует беспроводные спецификации IEEE 802.11, 15.1.

На многих предприятиях используются шлюзы для перехода из локальных сетей Ethernet в сеть PROFIBUS, либо из PROFINET в PROFIBUS. Пример подобного шлюза изображен на рис. 1

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Рис 1. Шлюз Hilscher NT 100-RE-DP для связи PROFINET IO и PROFIBUS DP
Но так как использование PROFINET является качественно новым подходом, позволяющим связать в единую сеть реального времени практически все устройства предприятия, возникает проблема организации данной связи. Для комплексного решения этой задачи рекомендуется использовать мощный прокси-сервер. Прокси-сервер используется как шлюз для перевода данных одного протокола в другой, при этом поддержка протоколов может быть очень обширной. Например возможность работы сразу с PROFIBUS DP, PROFIBUS РА, AS-интерфейса, IO-Link, сетей DeviceNet, Foundation Fieldbus, CANopen, Modbus, HART и т. д. Например, IO-Link и AS-интерфейс позволяют контактировать с интеллектуальными устройствами минуя Ethernet- порт.

Во многих случаях, когда требуется установить связь между сетями fieldbus и Ethernet, прокси-сервер позволяет сделать эту связь бесшовной. Ниже представлена графическая схема магистральной шины PROFINET, прокси-сервера и PROFIBUS-устройств.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайниковРис 2. Прокси-сервер между PROFINET и PROFIBUS

В сети PROFIBUS данные от ведомого устройства проходят в сеть PROFINET через прокси-сервер (Master в модели ведущий/ведомый по отношению к PROFIBUS-устройствам). Прокси-сервер может быть выполнен, в том числе, для взрывоопасных сред.

Современные стандарты

PI (PROFIBUS & PROFINET International) ежегодно проводит аудит новых узлов. По итогам 2016 года, к устройствам с PROFIBUS и PROFINET добавилось 2,4 м и 3,6 млн. устройств соответственно. 2016 год стал первым годом, в котором PROFINET-устройств было продано больше, чем устройств стандарта PROFIBUS, общее количество которых в мире составляет более 56,1 млн.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Рис 3. Количество устройств, присоединенных к PROFINET

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Рис 4. Процентное соотношение PROFINET и PROFIBUS

Резюме

Существует достаточно различий между PROFIBUS и PROFINET, например, в пропускной способности, возможности использования протокола TCP/IP. Но, несмотря на то, что распространение PROFINET в настоящий момент опережает PROFIBUS, этот стандарт еще долго будет использоваться во многих областях промышленности, транспорте, энергетике, где задачи управления обладают приоритетом над скоростью и гибкостью. В конце концов, переход промышленных систем от сетей PROFIBUS на новые технологии, такие как PROFINET, должен проводиться поэтапно, согласованно с задачами непрерывного управления производством. Существуют разные стратегии перехода, но в целом с помощью технологий консорциума PI обеспечена плавная и экономичная миграция в современный и гибкий стандарт путем интеграции последовательной шины fieldbus через прокси-сервер в PROFINET.

Источник

Обзор функций PROFINET в SIMATIC PCS 7. Ответы для Промышленности

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

ПОЧЕМУ PROFINET?

Использование в качестве полевой шины PROFINET — отвечает всем современным требованиям автоматизации процессов, открывает новые пути повышения производительности за счет четырех серьезных преимуществ: открытости, гибкости, эффективности и производительности и закладывает фундамент с современной архитектурой для промышленных предприятий и в особенности — для непрерывных производств.

PROFINET — это открытый стандарт для связи по полевой шине, который сочетает в себе преимущества стандарта полевой шины PROFIBUS DP и преимущества стандарта промышленной сети Ethernet. Эта непрерывная связь формирует основу для горизонтальной и вертикальной интеграции и, таким образом, является краеугольным камнем для реализации оцифровки.

Выгоды

• Быстрая и простая замена устройства в режиме реального времени.
• Поддерживаются современные ИТ-стандарты, такие, как протокол TCP / IP.
• Физическая и/или логическая сегментация по цехам
• Высокая доступность и гибкость для расширения завода
• Защита инвестиций путем простой интеграции с существующей сетью.

PROFINET в SIMATIC PCS 7

Благодаря интеграции SIMATIC PCS 7 версии 9.0 и различных аппаратных и программных инноваций функциональность PROFINET значительно расширилась в версии PCS 7.

Они включают:
• Гибкая и масштабируемая доступность с такими функциями, как подключение к системе, резервирование носителя, изменения во время работы и т. Д.
• Оборудование, необходимое для использования PROFINET в SIMATIC PCS 7
• Чертежи — рекомендуемые конфигурации сети PROFINET в качестве шаблона планирования для различных подсистем
• Руководство по использованию PROFINET в SIMATIC PCS 7
• Инструменты PROFINET в обзоре жизненного цикла.

Обзор функций PROFINET в SIMATIC PCS 7

В этой главе показаны различные системные соединения и функции PROFINET в SIMATIC PCS 7. Это позволяет гибко масштабировать доступность. Следующие символы используются в качестве визуального представления функций PROFINET.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Системные подключения

Одиночная конфигурация PROFINET S1
Одна конфигурация PROFINET S1 относится к подключению устройства ввода-вывода через один интерфейсный модуль, который устанавливает только одну прикладную связь с одним контроллером ввода-вывода.
Это означает, что периферийное устройство подключается к стандартной системе автоматизации только через одно коммуникационное соединение или, в случае Hsystems, в одностороннем порядке. Устройство ввода-вывода дает сбой, если это коммуникационное соединение прерывается или происходит сбой интерфейсного модуля.
Устройства с поддержкой S2, имеющие один интерфейсный модуль, также могут быть подключены к стандартным системам автоматизации через единую конфигурацию PROFINET S1.

Пример конфигурации
AS 410 Single Station и ET 200SP HA с одним интерфейсным модулем.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Медиа избыточность с MRP
Резервирование мультимедиа — это функция, обеспечивающая доступность сети и системы.
Протокол Media Redundancy Protocol (MRP) позволяет подключать устройства ввода-вывода на основе кольцевых топологий. Если линия передачи в кольце прервана в одной точке, например, из-за обрыва в кольцевом кабеле или отказа узла, диспетчер избыточности немедленно активирует альтернативный канал связи.
Переключение длится максимум 200 мс. Использование MRP не зависит от избыточности системы (S1, S2 или R1) и может использоваться со всеми тремя.

Пример конфигурации
AS 410 Single Station и ET 200SP HA с одним интерфейсным модулем

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Система резервирования S2

Резервирование системы S2 относится к подключению устройства ввода-вывода через один интерфейсный модуль, который устанавливает одно прикладное отношение с каждым из обоих контроллеров ввода-вывода в H-системе.
Это означает, что периферийное устройство подключено к обоим контроллерам ввода-вывода системы H через два коммуникационных соединения. Несколько соединений могут быть установлены с использованием одного физического кабеля, чтобы можно было подключить устройство ввода-вывода через один или два кабеля (см. Пример конфигурации). Если соединение связи прервано, все функции данных и диагностики сохраняются в H-системе. Коммуникационные соединения переключаются без прерывания.

Однако, если интерфейсный модуль выходит из строя, это вызывает сбой устройства ввода-вывода.

Пример конфигурации
AS 410 Redundancy Station и ET 200SP HA с одним интерфейсным модулем каждый.
Один раз с подключением через структуру с открытым кольцом (слева) и один раз с подключением через переключатель (справа).

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Резервная конфигурация PROFINET R1

Резервная конфигурация R1 PROFINET относится к подключению устройства ввода-вывода через два интерфейсных модуля, в результате чего каждый из них устанавливает одно прикладное отношение с одним контроллером ввода-вывода в системе H. Преимущество наличия избыточной конфигурации R1 PROFINET состоит в том, что устройство ввода-вывода использует два интерфейсных модуля для связи по двум отдельным сетям PROFINET (подсетям).
В случае прерывания соединения связи, сбоя интерфейсного модуля или подсети все функции данных и диагностики сохраняются в H-системе. Коммуникационные соединения переключаются без прерывания.

Пример конфигурации
AS 410 Redundancy Station и ET 200SP HA с двумя интерфейсными модулями.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Резервная конфигурация R1 PROFINET также называется избыточностью модульной системы R1. [/message ]

Конфигурация в Выполнении — CiR

Configuration in Run (CiR) — это функция, которая позволяет изменять систему и конфигурацию во время работы. Это включает в себя добавление и модификацию устройств, модулей или параметров PROFINET.
CiR позволяет выполнять эти изменения в конфигурации оборудования, а затем загружать в ЦП без остановки ЦП. Эта функция доступна в различной степени как для стандартных систем автоматизации, так и для систем H. Замена оборудования возможна без CiR.

Высокоточная штамповка времени

Точная отметка времени — это концепция, используемая для обеспечения входящих событий (например, изменения сигнала в распределенном вводе-выводе) с очень точной отметкой времени (с точностью до 1 мс). Синхронизация времени узлов является основной предпосылкой для отметки времени.
Аббревиатура термина: последовательность событий — SoE используется в качестве символа.

Высокоточная отметка времени находит свое применение, например, в случае перегрузки сообщения в системе. Если в течение одной секунды генерируется большое количество сообщений, можно идентифицировать только первое сообщение и, следовательно, его причину с помощью отметки времени.

PA ready

Для неограниченного использования в автоматизации процессов устройства ввода-вывода должны поддерживать как минимум следующие функции:
• Резервирование системы S2
• Протокол резервирования среды (MRP)
• Конфигурация в режиме RUN (CiR)

Siemens использует символ готовности PA для идентификации этих устройств ввода-вывода, которые отвечают требованиям автоматизации процесса в отношении доступности и изменений во время работы.

Таким образом, Siemens предоставляет сопоставимые требования к устройствам PROFINET IO для автоматизации процессов — например, PROFIBUS & PROFINET International (PI).
PI подразделяет устройства ввода-вывода на классы соответствия (CC) в зависимости от их диапазона функций: CC-A, CC-B и CC-C. Существует также CC-B (PA), расширение CC-B, которое применяется, в частности, для автоматизации процессов.
Он содержит требование резервирования системы, а также дополнительно MRP и CiR.

Менее строгие требования к готовности к PA применяются, если устройства ввода-вывода подключены к концу линии или в топологии star:
Модульные клеммы (например, ET 200SP HA)
• Резервирование системы S2
• Конфигурация в режиме RUN (CiR)
Компактные терминалы (например, SIMOCODE)
• Резервирование системы S2

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Siemens S7-1200 / 1500 (Ethernet: ISO через TCP / IP) Адресация

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Коммуникационные возможности S7-1200. Соединение S7-1200 с OPC-сервером SIMATIC NET.

Коммуникационные возможности SIMATIC S7-1200 Современный контроллер, должен уметь, не только обмениваться данными с подобными устройствами в сети, но и иметь возможность.

Источник

Получите новые преимущества с помощью PROFINET

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

PROFINET уже объединяет почти

узлов в промышленных приложениях, используемых 14.000 заказчиков, и это число постоянно растет

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

Как заказать наши продукты, решения и услуги

Четыре столпа производительности и простой переход

PROFINET: стандарт Ethernet для профессионалов

«Сименс» использует стандарт Ethernet для автоматизации сетей при помощи PROFINET. PROFINET обеспечивает быстрый и безопасный обмен данными на всех платформах и позволяет реализовать инновационные концепции в производственной сфере и перерабатывающей промышленности. Благодаря своей открытости и гибкости PROFINET предоставляет пользователям достаточно высокую степень свободы при разработке структуры машинного оборудования и систем.

Эффективность PROFINET – это залог того, что ресурсы пользователя будут использоваться наиболее оптимально, а доступность системы заметно возрастет. Инновационная продукция «Сименс» и отличная производительность PROFINET гарантируют стабильный рост эффективности работы в вашей компании.

Источник

Обзор современных протоколов в системах промавтоматики

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников

В прошлой публикации мы рассказали о том, как работают шины и протоколы в промышленной автоматизации. В этот раз сфокусируемся на современных рабочих решениях: посмотрим, какие протоколы используются в системах по всему миру. Рассмотрим технологии немецких компаний Beckhoff и Siemens, австрийской B&R, американской Rockwell Automation и русской Fastwel. А также изучим универсальные решения, которые не привязаны к конкретному производителю, такие как EtherCAT и CAN.

В конце статьи будет сравнительная таблица с характеристиками протоколов EtherCAT, POWERLINK, PROFINET, EtherNet/IP и ModbusTCP.

Мы не включали в обзор протоколы PRP, HSR, OPC UA и другие, т.к. по ним на Хабре уже есть отличные статьи наших коллег-инженеров, которые занимаются разработкой систем промавтоматики. Например, «Протоколы «бесшовного» резервирования PRP и HSR» и «Шлюзы промышленных протоколов обмена на Linux. Собери сам».

Для начала определим терминологию: Industrial Ethernet = промышленная сеть, Fieldbus = полевая шина. В российской промышленной автоматике случается путаница в терминах, касающихся полевой шины и промышленной сети нижнего уровня. Часто эти термины объединяются в единое расплывчатое понятие «нижний уровень», который именуется и полевой шиной, и шиной нижнего уровня, хотя это может быть и не шина вовсе.

Стандарт промышленной сети EtherCAT, разработка компании Beckhoff

Протокол и промышленная сеть EtherCAT — это, пожалуй, один из самых быстродействующих на сегодня способов передачи данных в системах автоматики. Сеть EtherCAT успешно используется в распределенных системах автоматизации, где взаимодействующие узлы разнесены на большое расстояние.

Протокол EtherCAT использует стандартные Ethernet-фреймы для передачи своих телеграмм, поэтому сохраняется совместимость с любым стандартным Ethernet-оборудованием и, по сути, прием и передача данных могут быть организованы на любом Ethernet-контроллере, при наличии соответствующего программного обеспечения.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Контроллер Beckhoff с набором модулей ввода-вывода. Источник: www.beckhoff.de

Спецификация протокола открыта и доступна, но только в рамках ассоциации разработки — EtherCAT Technology Group.

Вот, как работает EtherCAT (зрелище завораживает, как игра Zuma Inca):

Высокая скорость обмена в этом протоколе —а речь может идти о единицах микросекунд— реализована благодаря тому, что разработчики отказались от обмена с помощью телеграмм, посылаемых непосредственно конкретному устройству. Вместо этого в сеть EtherCAT направляется одна телеграмма, адресованная всем устройствам одновременно, каждый из подчиненных узлов сбора и передачи информации (их еще часто называют УСО — устройство связи с объектом) забирает из нее «на лету» те данные, которые предназначались ему, и вставляет в телеграмму данные, который он готов предоставить для обмена. После этого телеграмма отправляется следующему подчиненному узлу, где происходит та же операция. Пройдя все УСО, телеграмма возвращается главному контроллеру, который на основе полученных от подчиненных устройств данных, реализует логику управления, опять же взаимодействуя посредством телеграммы с подчиненными узлами, которые выдают управляющий сигнал на оборудование.

Сеть EtherCAT может иметь любую топологию, но по сути это всегда будет кольцо — из-за использования полнодуплексного режима и двух разъемов Ethernet. Таким образом, телеграмма всегда будет передаваться последовательно каждому устройству на шине.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Схематичное представление сети Ethercat с несколькими узлами. Источник: realpars.com

Кстати, спецификация EtherCAT не содержит ограничений физического уровня 100Base-TX, поэтому реализация протокола возможна на основе гигабитных и оптических линий.

Открытые промышленные сети и стандарты PROFIBUS/NET компании Siemens

Немецкий концерн Siemens давно известен своими программируемыми логическими контроллерами (ПЛК), которые используется по всему миру.

Обмен данными между узлами автоматизированной системы под управлением оборудования Siemens реализуется как по полевой шине, которая называется PROFIBUS, так и в промышленной сети PROFINET.

Шина PROFIBUS использует специальный двужильный кабель с разъемами DB-9. У Siemens он фиолетовый, но мы на практике встречали и другие :). Для связи нескольких узлов разъем может соединять два кабеля. Также в нем есть переключатель для терминального резистора. Терминальный резистор должен быть включен на концевых устройствах сети, таким образом сообщается, что это первое или последнее устройство, а после него уже ничего нет, только мрак и пустота (все rs485 так работают). Если на промежуточном разъеме включить резистор, то следующий за ним участок будет отключен.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Кабель PROFIBUS с соединительными разъемами. Источник: VIPA ControlsAmerica

В сети PROFINET используется аналог витой пары, как правило, с разъемами RJ-45, кабель окрашен в зеленый цвет. Если топология PROFIBUS —шина, то топология сети PROFINET может представлять собой что угодно: хоть кольцо, хоть звезду, хоть дерево, хоть все вместе взятое.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Контроллер Siemens с подключенным кабелем PROFINET. Источник: w3.siemens.com

Существуют несколько протоколов обмена по шине PROFIBUS и в сети PROFINET.

Протокол PROFINET IO делится на несколько классов:

Что касается реализации протокола жесткого реального времени PROFINET IRT, то для коммуникаций с удаленными устройствами в нем выделяют два канала обмена: изохронный и асинхронный. Изохронный канал с фиксированной по времени длиной цикла обмена использует тактовую синхронизацию и передает критичные ко времени данные, для передачи используются телеграммы второго уровня. Длительность передачи в изохронном канале не превышает 1 миллисекунду.

В асинхронном канале передаются так называемые real-time-данные, которые тоже адресуются посредством MAC-адреса. Дополнительно передается различная диагностическая и вспомогательная информация уже поверх TCP/IP. Ни real-time-данные, ни тем более другая информация, разумеется, не может прерывать изохронный цикл.

Расширенный набор функций PROFINET IO нужен далеко не для каждой системы промышленной автоматики, поэтому этот протокол масштабируют под конкретный проект, с учетом классов соответствия или классов применения (conformance classes): СС-A, CC-B, CC-CC. Классы соответствия позволяют выбрать полевые устройства и магистральные компоненты с минимально необходимой функциональностью.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Источник: PROFINET university lesson

Второй протокол обмена в сети PROFINET — PROFINET CBA — служит для организации промышленной связи между оборудованием различных производителей. Основной производственной единицей в системах СВА является некая сущность, которая называется компонентом. Этот компонент обычно представляет собой совокупность механической, электрической и электронной части устройства или установки, а также соответствующее прикладное программное обеспечение. Для каждого компонента выбирается программный модуль, который содержит полное описание интерфейса данного компонента по требованиям стандарта PROFINET. После чего эти программные модули используются для обмена данными с устройствами.

Протокол Ethernet POWERLINK компании B&R

Протокол Powerlink разработан австрийской компанией B&R в начале 2000-х. Это еще одна реализация протокола реального времени поверх стандарта Ethernet. Спецификация протокола доступна и распространяется свободно.

В технологии Powerlink применяется механизм так называемого смешанного опроса, когда всё взаимодействие между устройствами делится на несколько фаз. Особо критичные данные передаются в изохронной фазе обмена, для которой настраивается требуемое время отклика, остальные данные, будут переданы по мере возможности в асинхронной фазе.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Контроллер B&R с набором модулей ввода-вывода. Источник: br-automation.com

Изначально протокол был реализован поверх физического уровня 100Base-TX, но позже была разработана и гигабитная реализация.

В протоколе Powerlink используется механизм планирования обмена. В сеть посылается некий маркер или управляющее сообщение, с помощью него определяется, какое из устройств имеет в данный момент разрешение на обмен данными. В каждый момент времени доступ к обмену может иметь только одно устройство.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Схематическое представление сети Ethernet POWERLINK с несколькими узлами.

В изохронной фазе опрашивающий контроллер последовательно посылает запрос каждому узлу, от которого необходимо получить критичные данные.

Изохронная фаза выполняется, как уже было сказано, с настраиваемым временем цикла. В асинхронной фазе обмена используется стек протокола IP, контроллер запрашивает некритичные данные у всех узлов, которые посылают ответ по мере получения доступа к передаче в сеть. Соотношение времени между изохронной и асинхронной фазами можно настроить вручную.

Протокол Ethernet/IP компании Rockwell Automation

Протокол EtherNet/IP разработан при активном участии американской компании Rockwell Automation в 2000 году. Он использует стек TCP и UDP IP, и расширяет его для применения в промышленной автоматизации. Вторая часть названия, вопреки расхожему мнению, означает не Internet Protocol, а Industrial Protocol. UDP IP использует коммуникационный стек протокола CIP (Common Interface Protocol), который также используется в сетях ControlNet / DeviceNet и реализуется поверх TCP/IP.

Спецификация EtherNet/IP является общедоступной и распространяется бесплатно. Топология сети Ethernet/IP может быть произвольной и включать в себя кольцо, звезду, дерево или шину.

В дополнение к стандартным функциям протоколов HTTP, FTP, SMTP, EtherNet/IP реализует передачу критичных ко времени доставки данных между опрашивающим контроллером и устройствами ввода/вывода. Передача некритичных ко времени данных обеспечивается пакетами TCP, а критичная ко времени доставка циклических данных управления идет по протоколу UDP.

Для синхронизации времени в распределенных системах EtherNet/IP использует протокол CIPsync, который является расширением коммуникационного протокола CIP.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Схематическое изображение сети Ethernet/IP с несколькими узлами и подключением Modbus-устройств. Источник: www.icpdas.com.tw

Для упрощения настройки сети EtherNet/IP большинство стандартных устройств автоматики имеют в комплекте заранее определенные конфигурационные файлы.

Реализация протокола FBUS в компании Fastwel

Долго думали, включать ли в этот список российскую компанию Fastwel с ее отечественной реализацией промышленного протокола FBUS, но потом все же решились написать пару абзацев для лучшего понимания реалий импортозамещения.

Существует две физические реализации FBUS. Одна из них — это шина, в которой протокол FBUS работает поверх стандарта RS485. Кроме этого есть реализация FBUS в промышленной сети Ethernet.

FBUS сложно назвать быстродействующим протоколом, время ответа сильно зависит от количества модулей ввода-вывода на шине и от параметров обмена, обычно оно колеблется в пределах 0,5—10 миллисекунд. Один подчиненный узел FBUS может содержать только 64 модуля ввода-вывода. Для полевой шины длина кабеля не может превышать 1 метр, поэтому о распределенных системах речь не идет. Вернее идет, но только при использовании промышленной сети FBUS поверх TCP/IP, что означает увеличение времени опроса в несколько раз. Для подключения модулей могут использоваться удлинители шины, что позволяет удобно расположить модули в шкафу автоматики.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Контроллер Fastwel с подключенными модулями ввода-вывода. Источник: Control Engineering Россия

Итого: как всё это используется на практике в АСУ ТП

Естественно, видовое разнообразие современных промышленных протоколов передачи данных намного больше, чем мы описали в этой статье. Некоторые привязаны к конкретному производителю, некоторые, напротив, универсальны. При разработке автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) инженер выбирает оптимальные протоколы, с учетом конкретных задач и ограничений (технических и по бюджету).

Если говорить о распространенности того или иного протокола обмена, то можно привести диаграмму компании HMS Networks AB, которая иллюстрирует доли рынка различных технологий обмена в промышленных сетях.

Что такое profinet для чайников. Смотреть фото Что такое profinet для чайников. Смотреть картинку Что такое profinet для чайников. Картинка про Что такое profinet для чайников. Фото Что такое profinet для чайников
Источник: HMS Networks AB

Как видно на диаграмме, PRONET и PROFIBUS от Siemens занимают лидирующие позиции.

В таблице ниже собраны сводные данные по описанным протоколам обмена. Некоторые параметры, например, производительность выражены абстрактными терминами: высокая /низкая. Числовые эквиваленты можно отыскать в статьях по анализу производительности.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *