Profinet.PDF

PROFInet

Pliki XML, który można tworzyć za pomocą generatora kom-

ponentów, dostarczanego przez producenta sprzętu, lub za po-

mocą programu PROFInet Component.

Dariusz Germanek

PROFInet jest nowoczesnym standardem opracowanym

przez organizację PROFIBUS International do budowy

zintegrowanych i zwartych systemów sieciowych

w automatyce przemysłowej, opartym na sieci Industrial

Ethernet. PROFInet pozwala na integrację w jednej sieci

prostych urządzeń polowych oraz aplikacji krytycznych

czasowo. Umożliwia on również budowę rozproszonych

systemów automatyki opartych na modelu komponentów

( Component based automation ).

Komunikacja

Standard PROFInet wykorzystuje różne warstwy w procesie

komunikacji, różniące się wydajnością. PROFInet przesyła da-

Rozproszone urządzenia obiektowe

Rozproszone urządzenia obiektowe można zintegrować

w sieci PROFInet IO. Wykorzystana jest tutaj podobna meto-

da działania, jak w przypadku sieci PROFIBUS-DP, gdzie dane

z fizycznych wejść i wyjść rozproszonych urządzeń są cyklicz-

nie przesyłane do sterownika PLC. PROFInet IO opisuje model

urządzenia wzorowany na modelu sieci PROFIBUS DP – za-

wierający slot i kanał. Parametry urządzenia opisane są przez

plik GSD ( General Station Description ) bazujący na standar-

dzie XML. Konfiguracja sieci PROFInet IO jest podobna do

konfiguracji sieci PROFIBUS-DP, gdzie poszczególne urzą-

dzenia przypisywane są do sterownika już na etapie tworzenia

samej konfiguracji.

Rys. 2. Kanały komunikacyjne Profinet IO

ne niekrytyczne czasowo, takie jak parametry, dane konfigura-

cyjne, informacje o połączeniach, za pomocą kanału TCP/UDP

oraz IP. Pozwala to na integrację poziomu automatyki z innymi

sieciami informatycznymi zakładu (MES, ERP).

Do transmisji danych procesowych krytycznych czasowo

wewnątrz instalacji wykorzystywany jest kanał czasu rzeczy-

wistego – SRT ( Soft Real Time ) oraz w nowych systemach RT

opartego na bazie układu scalonego ERTEC. Kanał ten jest im-

plementowany jako oprogramowanie w sterownikach. Dla apli-

kacji synchronizowanych czasowo dostępna jest komunikacji

z izochronicznym kanałem czasu rzeczywistego (IRT), która

zapewnia dokładność impulsów na poziomie 1 s przy okresie

zegara 1 ms (tego typu transmisja stosowana jest przy komuni-

kacji z napędami).

Warstwa fizyczna sieci PROFInet oparta jest na bazie stan-

dardu przemysłowego Ethernet. Daje to producentowi urządzeń

jasne wytyczne co do wymagań odnośnie interfejsu i okablo-

wania. Zasady wykonania instalacji zawarto w podręczniku in-

stalacji sieci PROFInet „PROFInet Installation Guideline”.

Zarządzanie siecią obejmuje wszystkie funkcje wymagane

do administrowania urządzeniami PROFInet w sieci opartej na

standardzie fizycznym Ethernet. Obejmuje ono konfigurację

i diagnostykę sieci.

Dla technologii internetowych wykorzystywane są mechani-

zmy bazujące na sieci Ethernet, które pozwalają na dostęp do

komponentów PROFInet przez standardowe technologie zna-

ne z sieci Internet. Aby zapewnić otwarte połączenie z inny-

mi systemami, PROFInet wykorzystuje mechanizmy OPC DA

oraz DX.

Model komponentów

Model komponentów PROFInet jest stosowany w przypadku

rozproszonych instalacji przemysłowych. Dedykowany jest dla

urządzeń inteligentnych oraz programowalnych urządzeń auto-

matyki. Model komponentów PROFInet traktuje poszczegól-

ne moduły maszyny lub instalacji jako moduły technologicz-

ne. System automatyki rozproszonej oparty na bazie modułów

technologicznych znacznie upraszcza podział maszyny lub in-

stalacji na grupy funkcyjne, przez co ułatwia programowanie

oraz dodatkowo pozwala na powtórne wykorzystanie poszcze-

gólnych modułów. Takie podejście obniża koszty opracowania

całości systemu.

PROFInet bazujący na modelu komponentów jest opisywany

za pomocą plików PCD ( PROFInet Component Description ).

Rys. 1. Moduł Proxy link pomiedzy siecią Profibus DP a Profinet

Integracja struktur obiektowych

Zasadniczą cechą systemu PROFInet jest bezproblemowe

przejście z istniejących sieci obiektowych, takich jak PROFI-

BUS DP, ASi, INTERBUS do opartej na standardzie Ethernet

sieci PROFInet. Dla producentów sprzętu, wykonawców ma-

szyn i urządzeń oraz końcowych użytkowników stanowi to za-

bezpieczenie ich istniejących aplikacji. PROFInet pozwala zin-

tegrować istniejące sieci obiektowe na dwa sposoby:

N R 2  L UTY 2007 R .  31

 Integracja urządzeń obiektowych przez urządzenia zwa-

ne proxy : w tym przypadku proxy reprezentuje urządzenia

obiektowe niższego poziomu w sieci Ethernet. Wykorzystu-

jąc koncepcję proxy, PROFInet pozwala na proste łączenie

istniejących oraz nowo zainstalowanych urządzeń.

 Integracja całych aplikacji sieci obiektowych: segment sie-

ci jest w takim przypadku reprezentowany jako niezależny

komponent. Przykładem takiego komponentu jest urządzenie

PROFInet, które jest równocześnie urządzeniem sieci obiek-

towej, np. PROFIBUS DP. Cała funkcjonalność niżej położo-

nej sieci obiektowej jest umieszczona w proxy , jako kompo-

nent, który jest następnie dostępny w sieci Ethernet.

Zdecentralizowane urządzenia obiektowe

W systemie PROFInet IO integracja rozproszonych urządzeń

obiektowych odbywa się bezpośrednio na poziomie sieci Ethernet.

W tym celu została zapożyczona metoda dostępu master – slave

znana z systemu PROFIBUS DP, która w PROFInet jest określana

jako dostawca – odbiorca ( provider – consumer ). Z punktu wi-

dzenia komunikacji wszystkie urządzenia podłączone do sieci

Ethernet są traktowane na równym poziomie. Przypisanie urzą-

dzeń obiektowych do głównego sterownika w sieci PROFInet

odbywa się podczas konfiguracji, w której wykorzystywany

jest znany w sieci PROFIBUS interfejs użytkownika: rozpro-

Rys. 4. Model komponentó w sieci Profinet CbA

W pierwszej fazie nawiązywania komunikacji poprzez kanał

UDP/IP, określane są powiązania aplikacyjne (IO-AR) pomię-

dzy urządzeniami IO-Controller i IO-Device. Zawierają one

kilka powiązań komunikacyjnych (CR), przez które przesyłane

są dane konfiguracyjne, dane wej/wyj oraz przerwania. Urzą-

dzenie IO-Controller przesyła dane konfiguracyjne oraz para-

metry przypisanych urządzeń IO-Device, wykorzystując „Re-

cord Data CR”. Cykliczna wymiana danych we/wy jest zaim-

plementowana w „IO CR”. Zdarzenia acykliczne są przesyłane

i potwierdzane za pomocą „Alarm CR” do urządzenia IO-Con-

troller.

W PROFInet występują następujące typy alarmów: odłą-

czenie, przyłączenie, alarm diagnostyczny, statusu oraz od-

świeżania. Możliwe jest również zdefiniowanie alarmów

użytkownika dla danego urządzenia. Do każdego alarmu

może być przypisany wysoki lub niski poziom priorytetu.

Rys. 3. Profinet IO wymiana danych pomiędzy sterownikiem, a sta-

cjami oddalonymi

Model urządzenia

Dla urządzeń PROFInet IO-Device określono jednoli-

ty model, który pozwala na konfigurację zarówno moduło-

wych, jak i kompaktowych urządzeń obiektowych. Został

on oparty na modelu PROFIBUS DP. Dla urządzeń moduło-

wych wykorzystuje się sloty do instalowania modułów. Mo-

duły te wyposażane są w kanały we/wy, przez które wymie-

niane są z procesem dane wejściowe i wyjściowe.

Modułowa budowa gwarantuje, iż istniejące moduły we/wy

PROFIBUS DP mogą być używane dalej w sieci PROFInet

bez jakichkolwiek modyfikacji. Zapewnia to ochronę inwe-

stycji producentów sprzętu oraz użytkowników (np. wyko-

rzystanie części zamiennych).

Każde urządzenie IO-Device ma przypisany unikalny

identyfikator PROFInet IO urządzenia. Jest to 32-bitowy nu-

mer identyfikacyjny podzielony na 16-bitowy identyfikator

producenta oraz 16-bitowy identyfikator urządzenia. Identy-

fikator producenta przyznawany jest przez Profibus Interna-

tional. Natomiast identyfikator urządzenia jest przypisywa-

ny przez producenta sprzętu, tak aby odpowiadał jego wy-

maganiom projektowym.

szone peryferia odczytują sygnały wejściowe i przesyłają je do

sterownika. Zadaniem sterownika jest przetworzenie otrzyma-

nych sygnałów i następne przesłanie danych wyjściowych do

rozproszonych urządzeń peryferyjnych.

Przegląd funkcji

Standard PROFInet IO wyróżnia trzy typy urządzeń: IO-Con-

troller, IO-Device, IO-Supervisor:

 IO-Controller: jest to sterownik, na którym wykonywany jest

program sterujący instalacją;

 IO-Device: jest to urządzenie obiektowe, przypisane (zdal-

nie) do sterownika IO-Controller;

 IO-Supervisor: urządzenie programujące (lub komputer PC)

z funkcjami diagnostycznymi itp.

Dane mogą być przesyłane pomiędzy sterownikiem (IO-

-Controller), a urządzeniami obiektowymi (IO-Devices) przez

następujące kanały:

 cykliczne dane we/wy poprzez kanał czasu rzeczywistego;

 alarmy i zdarzenia przez kanał czasu rzeczywistego;

 parametryzacja, konfiguracja i odczyt informacji diagno-

stycznych poprzez kanał standardowy oparty na UDP/IP.



PROFIBUS PNO POLSKA

poland@profibus.com

32  N R 2  L UTY 2007 R .

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: