بررسی شبکه پروفی نتprofinet
استاندارد PROFINET توسط سازمان PROFIBUS و PROFINET International (PI) حفظ می شود.
PROFINET اترنت استاندارد است ، با این حال ، برخی از محدودیت های اضافی به کار رفته است زیرا اترنت پایه قادر به تضمین رفتار در زمان واقعی مورد نیاز سیستم های اتوماسیون صنعتی نیست. این محدودیت های اضافی بر انتخاب اجزای ما و قوانین نصب شبکه ما تأثیر می گذارد. PROFINET از پروتکل های TCP / IP برای برخی از توابع استفاده می کند ، با این حال ، کانال خود را دارد که مستقیماً درون فریم های اترنت تعبیه شده است برای ارتباطات در زمان واقعی.
PROFINET از سه دسته اصلی تشکیل شده است: PROFINET CBA ، PROFINET IO ، PROFINET IRT و به زودی یک استاندارد چهارم جدید به نام PROFINET TSN. بیایید در مورد این استانداردها با جزئیات بحث کنیم ...
PROFINET CBA با استفاده از فناوری استاندارد DCOM (مدل اجزاon توزیع شده) و RPC (تماس از راه دور) ، یک سیستم یکپارچه را از شبکه عملیاتی به سیستم های کنترل کننده و ERP ارائه می دهد. PROFINET CBA شبکه ای را متشکل از "مولفه های فنی" می داند ، این مولفه ها به عنوان جزایر عمل می کنند و به طور مستقل فعالیت های خود را برای تشکیل یک سیستم یکپارچه هماهنگ می کنند.
DCOM یک فناوری عالی برای چنین سیستمی است زیرا مکانیزم شی گرا است که ساختار مشتری را چگونه می کند (درخواست کننده داده) می تواند داده ها را از یک منبع داده شناسایی ، درخواست کند و انتقال دهد. CBA بیش از هر اترنت صنعتی رایج از مفاهیم و نرم افزارهای استاندارد فناوری اطلاعات استفاده می کند. در طول زمان اجرا ، CBA از TCP / IP ، COM ، DCOM و RPC استفاده می کند.
شکل زیر کانالهای ارتباطی سنتی IT را نشان می دهد که CBA در چارچوب خود استفاده می کند.
CBA را می توان با استفاده از دستگاه های پروکسی به PROFIBUS ، AS-i و بسیاری از پروتکل های دیگر گسترش داد.
چگونه شبکه CBA پیکربندی می شود؟
برای انجام مهندسی مختص سیستم یک شبکه ، از یک ویرایشگر اتصال PROFINET CBA استفاده می شود. از طریق یک رابط گرافیکی ، کاربر می تواند نقش ها و روابط بین دستگاه های موجود در شبکه CBA را اختصاص دهد.
عملکرد دستگاه در فایل های XML برای وارد کردن به ویرایشگر اتصال ضبط می شود.
پس از تکمیل پیکربندی ، ویرایشگر اتصال به طور خودکار اطلاعات پیکربندی اتصال را در هر دستگاه CBA بارگذاری می کند.
اطلاعات پیکربندی اتصال بارگیری شده توسط هر دستگاه توصیف می کند:
♦ اتصالات TCP / IP ایجاد شود
♦ تماس از راه دور از راه دور لازم است
♦ رابط های DCOM که فعال می شوند و چه زمانی قرار است فعال شوند
PROFINET CBA از طریق ادغام کامل عملکرد و اصول استاندارد فناوری اطلاعات ، خود را از پروتکل های رقابتی (ModbusTCP ، EtherNet / IP و غیره) متمایز می کند. این کار ادغام PROFINET CBA در فن آوری های شبکه شرکتی مانند سیستم های نوع ERP و MES را آسان می کند.
PROFINET IO یکی از رایج ترین فناوری های شبکه صنعتی اترنت در جهان است که نصب می شود.
بر خلاف PROFINET CBA که در متن قبلی مورد بحث قرار گرفت ، PROFINET IO بر روی تبادل داده PLC متمرکز است ، بسیار شبیه هدف و قابلیت های ارتباطی PROFIBUS.
با این حال ، PROFINET IO را نباید با PROFIBUS اشتباه گرفت ، این دو پروتکل از لحاظ ساختار و طراحی بسیار متفاوت هستند. PROFIBUS از یک روش درخواست / پاسخ برای برقراری ارتباط ، معمولاً با بیش از RS-485 استفاده می کند. در حالی که PROFINET IO از انتقال داده چرخشی بین کنترل کننده ها و دستگاه ها از طریق زیرساخت اترنت استفاده می کند (دقیقاً مانند یک رابطه نوع انتشار / اشتراک). در PROFIBUS و PROFINET IO PLC باید پیکربندی پیشین توسط کاربر را از ساختار داده ها بین همه اجزای شبکه تعریف کند.
♦ PROFINET IO برای انتقال داده ها بین دستگاه های PLC و I / O از دو کانال ارتباطی مبتنی بر اترنت جداگانه استفاده می کند:
♦ TCP / IP استاندارد - برای پارامتر سازی ، پیکربندی و عملیات چرخشی استفاده می شود.
♦ Real-Time (RT) - برای انتقال داده های چرخشی استاندارد و هشدارها استفاده می شود. ارتباطات RT پروتکل های استاندارد TCP / IP را دور می زنند.
شکل زیر کانال RT اختصاصی را نشان می دهد که لایه های استاندارد TCP / IP را برای تبادل داده های چرخه ای PROFINET و رویدادهای هشدار دهنده دور می زند. از کانال TCP / IP برای پارامتر سازی و پیکربندی شبکه استفاده می شود.
♦ عملکرد در زمان واقعی به دلیل دور زدن پشته TCP / IP امکان کار با سرعت بالا را فراهم می کند
♦ پیکربندی و همکاری مشابه با PROFIBUS ، امکان مهاجرت و یادگیری ساده
♦ راه اندازی سریع
♦ مقدار زیادی از اطلاعات تشخیصی و پیکربندی قادر به پیاده سازی است
♦ حداقل زمان راه اندازی
♦ پروتکل بسیار مستند و پشتیبانی شده بین المللی
♦ تمام دستگاه های PROFINET IO باید به عنوان بخشی از چرخه توسعه آزمایش شوند ، بنابراین از ثبات عملکرد و قابلیت اطمینان اطمینان حاصل می کنند
سیستم های سنتی مبتنی بر اترنت یک فناوری به نام CSMA-CD (Carrier Sense Multiple Access - Collision Detection) را ادغام می کنند. این اجازه می دهد تا یک کابل مشترک داده را بین چندین گره در شبکه حمل کند و آنها تنها قادر به تشخیص و انتقال مجدد حوادث ناشی از برخورد هستند. این در اکثر شرایط بسیار خوب عمل می کند و زمان چرخه ای را با سرعت 1 میلی ثانیه با لرزش مربوطه در حدود 10 تا 100 میکرو ثانیه فراهم می کند. دستگاه های سازگار کلاس A و B PROFINET (PROFINET IO) از این فناوری استفاده می کنند.
در موارد تخصصی که زمانهای چرخه سریعتر و لرزش کمتری برای یک رفتار قطعی تر مورد نیاز است ، می توان PROFINET IRT را اجرا کرد. IRT از دستگاههای ASIC سفارشی موجود در دستگاههای Conformance Class C استفاده می کند ، که دارای پسوند MAC-لایه سفارشی است که به همه سوئیچهای شبکه IRT امکان می دهد یک اسلات زمانی اختصاصی فقط برای ارتباطات IRT فراهم کنند. از این اسلات زمانی به عنوان TDMA (Time Division Multiple Access) یاد می شود و پس از آن CSMA-CD برای کانالهای ارتباطی استاندارد مجاز است.
شکل پایین در زیر کانال اختصاصی IRT را نشان می دهد که لایه های استاندارد TCP / IP را دور می زند و همچنین مستقیماً در لایه اترنت ادغام می شود (IEEE 802.3 به صورت سفارشی اجرا می شود).
زمانهای چرخه سریعتر از کانال استاندارد RT ، می توان زمانهای چرخه ای کمتر از 31.25μs را بدست آورد یک راه حل فناوری برای سیستم های کنترل حرکت چند محوره ارائه می دهد که به عملکرد بیشتر نیاز دارند
برای پیاده سازی سیستم های IRT موارد زیر باید در نظر گرفته شود:
♦ هر جز component در یک شبکه IRT ، از جمله دستگاه ها ، کنترل کننده ها ، سوئیچ ها باید به کلاس سازگاری مشخص شده PROFINET بپیوندند
♦ دامنه همگام سازی IRT باید در کنترل کننده پیکربندی شود (تخصیص پهنای باند به عملیات IRT)
♦ مکان شناسی را در کنترل کننده IRT پیکربندی کنید ، این امر به آن امکان می دهد تا برنامه انتقال را بهینه کند
♦ PI (PROFINET International) یک راهنمای نصب عمیق ایجاد کرده است که باید در مرحله طراحی شبکه IRT شما مورد مطالعه و پیگیری قرار گیرد.
