Co to jest PROFINET?

PROFINET to zielony przewód

Wiele osób ma bardzo mgliste pojęcie, czym jest PROFINET oraz jak działa PROFINET. W tym artykule przybliżę Ci temat sieci PROFINET i przekonasz się, że wcale nie jest to skomplikowane, a jeżeli masz chociaż niewielkie pojęcie jak działa Internet, to będzie to jeszcze prostsze niż myślisz.

PROFINET najczęściej jest kojarzony z zielonym kolorem przewodów oraz złączami RJ45 oraz siecią Ethernet. Z jednym można się zgodzić, bo PROFINET rzeczywiście opiera się na sieciach Ethernet i każdy kabel, który jest dedykowany do Ethernetu będzie działać również dla PROFINET. Co do wtyczek, to nie zawsze jest to zwykła biurowa wtyczka RJ45, bo w trudnym środowisku przemysłowym lepiej sprawdzają się przemysłowe wtyczki oraz wtyczki M12, gdzie wymagana jest duża szczelność przed pyłem i cieczami.

A więc PROFINET bazuje na Ethernecie, a będą jeszcze bardziej precyzyjnym jest to Ethernet przemysłowy, czyli odporny na warunki przemysłowe, dlatego urządzenia i przewody dla PROFINET wyglądają na masywniejsze i solidniejsze. Wszystko po to, aby poprawnie działać w trudnych warunkach przemysłowych, gdzie może panować wyższa temperatura, wilgotność, drgania, zapylenie i inne szkodliwe czynniki. Co nie znaczy, że nie można używać “zwykłych” – biurowych rozwiązań.

Ponieważ PROFINET działa na bazie Ethernet więc wykorzystuje wszystkie “dobrodziejstwa” Ethernetu, jak choćby wykrywanie sąsiadów – LLDP (Link Layer Discovery Protocol), czy SNMP (Simple Network Management Protocol), dzięki czemu możemy zarządzać urządzeniami sieciowymi. Więcej o PROFINET i LLDP znajdziesz tutaj.

 

PROFINET a PROFIBUS w skrócie

PROFINET oparty jest na Ethernet, a PROFIBUS na RS485. PROFINET wykorzystuje 4 żyły w przewodzie, a PROFIBUS 2. PROFIBUS wykorzystuje najczęściej fioletowy przewód. Zasada działanie PROFIBUS opiera się na Master – Slave, gdzie to master jest odpowiedzialny za odpytywanie urządzeń. W PROFINET urządzenia wysyłają swoje dane zgodnie z ustawionym czasem aktualizacji.

Więcej o PROFIBUS znajdziesz tutaj.

PROFINET jest siecią typu Real Time

PROFINET jest siecią typu Real Time – czyli czasu rzeczywistego. Wyjaśnię Ci najpierw, co to znaczy czas rzeczywisty w kontekście sieci PROFINET oraz innych urządzeń komputerowych, czy elektronicznych. Pierwsze skojarzenie jest takie, że coś się odbywa w czasie rzeczywistym, czyli jeżeli wystąpi jakieś zdarzenie, to w czasie rzeczywistym można podjąć jakąś akcję, ale w świecie elektroniki i fizyki informację trzeba przetransportować, np.  z czujnika do systemu sterowania i to zajmuje jakiś bardzo krótki czas. Ten bardzo krótki czas jest opóźnieniem i mimo, że dla nas ludzi wydaje się to wydarzać wręcz od razu – w czasie rzeczywistym, to de facto jakiś czas upłynął. Jeżeli założymy, że informacja zawsze dotrze w ściśle określonym czasie, załóżmy co każdą sekundę otrzymujemy informację o stanie czujniki i ten czas jednej sekundy nam wystarcza do podjęcia działania, to mówimy, że coś pracuje w czasie rzeczywistym. Najważniejsze jest tutaj określenie czasu i trzymania się tych ustaleń.

Spróbuję to wytłumaczyć w inny sposób, jeżeli to wciąż jest niezrozumiałe. Wyobraź sobie, że masz sporządzać dzienne raporty i wysyłać je do zarządu do godziny 14:00. Dopóki będziesz dostarczać raporty do godziny 14;00, to będzie to działanie w czasie rzeczywistym. 

Podobnie działa PROFINET. Jeżeli urządzenie podłączone do sieci PROFINET, niech będzie to czujnik otwarcia drzwi. Co każde 2ms czujnik będzie wysyłał informację o jego stanie:

  • zamknięte
  • zamknięte
  • zamknięte
  • otwarte
  • otwarte
  • otwarte

I tak dalej.

 

To jest najważniejsza kwestia odróżniająca PROFINET od zwykłego, biurowego Ethernetu. Wiesz kiedy informacja dotrze do odbiorcy.

Urządzenia w sieci PROFINET mogą pracować w dwóch trybach:

  • RT
  • IRT
  • oraz jako zwykły Ethernet

Tryb RT, o którym była mowa powyżej charakteryzuje się możliwymi opóźnieniami dotarcia informacji do odbiorcy. To opóźnienie fachowo nazywa się JITTER. Zalecana wartość JITTER dla trybu RT (Real Time) wynosi max (+/-) 50%. Znaczy to tyle, że pakiet może przyjść wcześniej lub później 50% zadanego czasu aktualizacji. Dla przykładu z czasem cyklu 2ms oraz JITTER 50%, pakiety mogą przychodzić szybciej o 1ms lub później o 1ms – jeżeli jest to akceptowalne przy pracy procesu lub maszyny dla PROFINET RT.

Jeżeli zależy Ci, aby informacje przychodziła bardzo szybko i bez dużych opóźnień, to możesz wykorzystać tryb IRT – izochroniczny tryb czasu rzeczywistego, który charakteryzuje się czasami cyklu nawet 31,25us. Tak niskie czasy aktualizacji wymagane są w aplikacjach, gdzie potrzebna jest synchronizacja osi napędów. Jednak aby korzystać z trybu IRT trzeba wyposażyć się w dedykowane do IRT urządzenia, należące do klasy Conformance Class C, które mają wbudowany odpowiedni hardware umożliwiający tak szybkie przesyłanie danych. Dodatkowo switche (przełączniki) przeznaczone do IRT pracują jako Cut Through – nie skanują całej ramki, a jedynie do adresu docelowego i przekazują do odpowiedniego portu, co ma za zadanie skrócić czas przetwarzania informacji. Jitter dla trybu IRT wynosi zwykle mniej niż 1us.

Zobacz jak możemy Ci pomóc przy PROFINET

Diagnostyka, audyty, projektowanie i uruchamianie sieci PROFINET