Apa itu ProfiNet : Seni Bina, Kerja, Jenis & Aplikasinya

Teknologi Profinet dibangunkan & diterbitkan oleh PROFIBUS & PROFINET Antarabangsa pada awal tahun 2000. PROFINET ialah penyelesaian Ethernet Industri yang inovatif & standard terbuka yang digunakan untuk bertukar-tukar data antara pengawal & peranti dalam automasi industri . Konsep PROFINET hanya memenuhi semua keperluan teknologi automasi industri dengan menggunakan piawaian IT seperti TCP/IP & XML untuk berkomunikasi, mengkonfigurasi & mendiagnosis peranti/mesin medan. Jadi, ia adalah penyelesaian Ethernet Industri yang diterima pakai dengan baik. Jadi, artikel ini memberikan maklumat ringkas tentang Profibus – bekerja dengan aplikasi.

Apa itu Profinet?

PROFINET (process field Net) ialah piawaian komunikasi industri berdasarkan piawaian antarabangsa yang direka bentuk untuk bertukar-tukar data antara peranti dan pengawal dalam sistem kawalan industri. Di sini, pengawal ialah PLC,  PAC atau DCS manakala peranti ialah sistem penglihatan, blok I/O, pembaca RFID,  instrumen proses, pemacu, proksi, dll. Memandangkan ini adalah standard terbuka, begitu banyak pengeluar telah mereka produk PROFINET seperti PAC, PLC, Robot, Pemacu, IO, Proksi & alat diagnostik.

Dengan menggunakan piawaian komunikasi industri ini, kita boleh menyambungkan HMI, PLC , I/O Teragih, a penderia , berbeza pemancar , VFD dan penggerak pada satu rangkaian. Profinet menyediakan masa tindak balas yang lebih cepat dengan itu pengumpulan data menjadi lebih baik.

Industrial Profinet tersedia dengan perisai yang memberikan prestasi unggul dalam persekitaran elektrik yang bising. Untuk mengenal pasti peranti Profinet, ia harus ditakrifkan mengikut nama peranti dengan alamat IP. Setiap peranti dalam rangkaian harus diperuntukkan oleh alamat IP untuk berkomunikasi. Profinet digunakan sebagai I/O jauh serupa dengan Profibus-DP untuk memberikan kelajuan komunikasi yang sangat pantas.

Dalam rangkaian yang lebih besar, suis rangkaian digunakan untuk menyambungkan Profinet untuk pengedaran mudah. Peranti profinet dikenal pasti melalui alamat IP yang sah. Contohnya, jika peranti profinet mempunyai alamat IP 191.127.0.20 di mana tiga digit pertama termasuk maklumat rangkaian & digit terakhir ialah nombor peranti.

Seni Bina ProfiNet

PROFINET ialah protokol komunikasi yang direka terutamanya untuk bertukar-tukar data antara pengawal serta peranti dalam tetapan automasi. Jadi ia adalah penyelesaian Ethernet berasaskan Perindustrian yang paling banyak digunakan. Memandangkan PROFINET ialah standard terbuka, maka beberapa pengeluar telah membangunkan produk PROFINET yang berbeza seperti PLC, Robot, PAC, Proksi, IO, alat diagnostik, Pemacu, dll.
PROFINET hanya mentakrifkan komunikasi kitaran & akiklik antara komponen berbeza seperti diagnostik, penggera, keselamatan berfungsi dan maklumat tambahan. Jadi, PROFINET menggunakan Ethernet standard sebagai medium komunikasi untuk menyambungkan komponen ini.

Komponen PROFINET dalam rangkaian disambungkan oleh kabel Ethernet dan ia membenarkan protokol Ethernet lain untuk wujud bersama dalam infrastruktur yang serupa. Selain PROFINET, anda boleh menggunakan protokol lain berdasarkan Ethernet untuk mengimbangi rangkaian seperti SNMP, OPC UA, HTTP atau MQTT.
Seni bina ProfiNet berdasarkan ISO/ model OSI ditunjukkan di bawah. PROFINET hidup pada 7 lapisan mod ISO/OSI yang merupakan lapisan aplikasi. Secara amnya, model ISO/OSI tujuh lapisan ini hanya mentakrifkan lapisan abstraksi sistem komunikasi.

ProfiNet Bekerja

Automasi industri selalunya memerlukan komunikasi berkelajuan tinggi serta deterministik yang bermaksud menyampaikan mesej dengan tepat sebaik sahaja ia dijangka. Jadi, PROFINET harus memastikan bahawa mesej dihantar pada kelajuan yang sesuai & determinisme berdasarkan tugas. Tetapi tidak semua aplikasi memerlukan prestasi yang serupa.

PROFINET menyampaikan data menggunakan saluran komunikasi yang berbeza seperti yang ditunjukkan dalam seni bina di atas untuk memastikan prestasi yang sesuai seperti TCP/IP atau UDP/IP, RT (PROFINET Real-Time) IRT (Isochronous Real-Time), dan TSN (Time Sensitive Networking).

PROFINET menggunakan TCP/IP sebaliknya komunikasi UDP/IP, terutamanya untuk tugas kritikal bukan masa seperti konfigurasi serta parameterisasi. Oleh kerana kependaman & jitter tambahan yang berkaitan dengan komunikasi berdasarkan IP, teknik ini tidak sesuai untuk tugasan kritikal masa.

PROFINET menggunakan saluran RT untuk menyampaikan data dengan cara yang sangat cepat dan pasti untuk digunakan dalam aplikasi berasaskan masa kritikal. PROFINET RT memenuhi keperluan kebanyakan aplikasi kritikal masa. Jadi prestasi keseluruhan bergantung terutamanya pada reka bentuk rangkaian, namun, anda boleh mencapai masa kitaran dari 250 µs – 512 ms. Jadi, anda tidak memerlukan konfigurasi atau perkakasan khas untuk menggunakan mekanisme masa nyata PROFINET kerana semua produk PROFINET dilengkapi dengan kapasiti ini.

PROFINET IRT digunakan untuk meningkatkan prestasi supaya ia mengurangkan kelewatan data yang boleh diubah dengan meningkatkan peraturan yang digunakan untuk menukar trafik Ethernet & juga mencipta peraturan khas untuk trafik PROFINET. IRT ini adalah pilihan & hanya diperlukan dalam aplikasi berasaskan prestasi tinggi yang tepat seperti mesin cetak & mesin pembungkusan.

Spesifikasi PROFINET terbaharu V2.4 melancarkan saluran komunikasi keempat seperti PROFINET melalui TSN. Ini ialah teknologi baharu yang terdapat pada lapisan pautan data dalam Model ISO/OSI. Ia adalah satu set piawaian IEEE 802 yang digunakan untuk menjadikan Ethernet deterministik secara lalai. Beberapa piawaian IEEE ialah; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB & IEEE 802.1Q-2018.

Jenis ProfiNet

Profinet boleh didapati dalam dua jenis berdasarkan kabel yang digunakan seperti kabel tembaga dan kabel gentian optik.

Kabel Tembaga Profinet

Ini ialah kabel berwarna hijau dan terlindung 4 wayar dan ia menyokong sehingga 100 Mbps Fast Ethernet pada jarak 100 meter. Dengan menggunakan kabel ini, penghantaran Dupleks Penuh dicapai yang bermaksud data dihantar dalam dua arah secara serentak. Di samping itu, untuk kadar penghantaran 1 Gbps, kabel tembaga 8 teras digunakan.

Kabel tembaga PROFINET boleh didapati dalam empat jenis jenis-A, jenis-B, jenis-R & jenis-C.

• Kabel tembaga jenis-A digunakan terutamanya untuk pemasangan tetap.
• Kabel kuprum jenis-B digunakan di mana terdapat lenturan. Kabel jenis ini boleh menahan getaran atau gerakan sekali-sekala.
• Kabel tembaga jenis-R digunakan dalam aplikasi robot.
• Kabel tembaga jenis C digunakan dalam aplikasi khusus dan ia boleh menahan pergerakan serta persekitaran dinamik. Sebagai contoh, mesin berputar.
• Kabel kuprum lain juga ada seperti kabel belakang yang digunakan untuk bahagian yang bergerak, kabel terkubur yang digunakan dalam komunikasi bawah tanah, dan kabel tidak menghakis kalis api yang digunakan untuk perlindungan kebakaran.

Kabel Gentian Optik Profinet

Kabel ini menggunakan dua wayar selari yang digunakan untuk pemasangan penyambung secara langsung. Jenis kabel ini mempunyai kelajuan sehingga 100 Mbit/s & juga komunikasi dupleks penuh.

Jenis kabel ini memberikan banyak faedah seperti ia boleh meliputi jarak berkilometer, dan menyediakan pengasingan elektrik keseluruhan antara kawasan tumbuhan. Di samping itu, kabel ini tahan terhadap gangguan elektromagnet. Kabel ini boleh didapati dalam dua jenis Jenis B & Jenis C di mana kabel jenis Jenis B digunakan untuk kegunaan fleksibel atau pegun dan kabel Jenis C digunakan untuk aplikasi khas seperti getaran, pergerakan kekal, dsb.

ProfiNet Vs Ethernet

The perbezaan antara Profinet dan Ethernet dibincangkan di bawah.

ProfiNet Vs Profibus

The perbezaan antara Profinet dan Profibus dibincangkan di bawah.

Penyambung Profinet

Penyambung Profinet direka khusus untuk penamatan kabel profinet. Penyambung ini sangat popular kerana kemampuannya & juga penggunaan yang mudah. Jadi ini adalah mesra pengguna, menyambung dengan cepat, memberikan prestasi tinggi, strukturnya tegar, rintangan kejutan, dan juga bebas penyelenggaraan.

Topologi ProfiNet

Dalam reka bentuk rangkaian, fleksibiliti & susun atur adalah ciri utama PROFINET. Ia menyokong kira-kira pilihan gabungan tanpa had apabila semua topologi Ethernet biasa digunakan. Terdapat topologi asas PROFINET yang berbeza di sana, jadi pemilihan topologi yang betul adalah penting untuk reka bentuk loji automasi PROFINET. Selepas reka bentuk ini, topologi perlu diselaraskan. Untuk menyediakan topologi profinet, suis tambahan mungkin diperlukan. Topologi asas PROFINET yang berbeza tersedia seperti topologi bintang, pokok dan garis.

Topologi Bintang

Topologi bintang sesuai untuk kawasan termasuk lanjutan geografi separa. Topologi ini dicipta secara automatik jika banyak nod komunikasi digabungkan dengan suis umum. Jika nod PROFINET tunggal gagal atau tertanggal, maka nod PROFINET lain akan beroperasi secara berterusan. Tetapi, jika suis tengah gagal, maka komunikasi akan terganggu ke semua nod yang disambungkan.

Topologi Pokok

Topologi pokok dibentuk dengan menghubungkan pelbagai rangkaian bintang kepada satu rangkaian. Unit berfungsi dibentuk oleh bahagian-bahagian loji automasi yang disatukan kepada titik bintang. Jadi ini adalah antara rangkaian melalui suis jiran. Dalam titik bintang, suis tunggal berfungsi seperti pengedar isyarat.

Topologi Garisan

Topologi talian digunakan secara meluas dalam loji automasi untuk tali pinggang penghantar dan juga digunakan dalam aplikasi mesin kecil. Peranti PROFINET dilengkapi dengan suis bersepadu untuk membantu topologi talian dalam pengecaman. Sebaik sahaja gangguan talian berlaku apabila topologi talian digunakan, maka peranti yang disusun selepas peranti yang gagal tidak boleh dihubungi lagi. Jadi ini boleh dielakkan dengan mengembangkan baris ke bentuk cincin dengan protokol redundansi.

Kelebihan

The Kelebihan ProfiNet termasuk yang berikut.

• PROFINET memberi anda cara terbaik untuk meningkatkan produktiviti anda dengan empat faedah penting fleksibiliti, keterbukaan, prestasi & kecekapan.
• Ketersediaan dan kebolehpercayaan operasi yang tinggi.
• Kebolehcapaian data Telus.
• Gabungan mudah dan sempurna sistem Fieldbus yang telah ditetapkan melalui gerbang/proksi.
• Ia mempunyai pilihan diagnostik yang bermakna & terperinci.
• Dengan menggunakan Profinet, kami boleh melaksanakan pilihan topologi yang berbeza seperti bintang, garisan, cincin & pokok.
• Ia menawarkan pengiktirafan topologi & diagnostik untuk pentauliahan rangkaian yang cepat dan cekap.
• Keselamatan fungsi Profibus mengelakkan bahaya kerana jentera perindustrian palsu berfungsi

Aplikasi

The aplikasi ProfiNe t termasuk yang berikut.

• PROFINET digunakan dalam aplikasi berbeza seperti automasi proses, pengeluaran, keselamatan & aplikasi kawalan gerakan isokron.
• PROFINET digunakan dalam semua bidang kejuruteraan automasi.
• Ini ialah penyelesaian Ethernet Industri terbuka berdasarkan piawaian antarabangsa yang digunakan untuk bertukar-tukar data antara peranti & pengawal dalam tetapan automasi.
• Medan proses Net digunakan oleh Siemens PLC.
• PROFINET digunakan dalam pelbagai bidang untuk melaksanakan penyelesaian automasi seperti automasi proses, automasi bangunan & automasi kilang.
• PROFINET digunakan melalui Ethernet Industri untuk komunikasi data.
• Ia digunakan secara amnya dalam proses automasi untuk menukar dan mengawal media seperti cecair dan gas.
• Ini juga digunakan di kawasan yang berbeza seperti bekalan gas bahan api, automasi & kawalan untuk air sisa atau rawatan air.
• Ia digunakan untuk memproses tumbuhan dalam industri minuman, tenusu, dan untuk pengeluaran makanan.
• Ia boleh digunakan dalam pelbagai industri seperti gas, automotif, minyak, logistik dan banyak lagi.

Oleh itu, ini semua tentang gambaran keseluruhan Profinet teknologi – bekerja dengan aplikasi. Ini ialah Piawaian Ethernet Perindustrian yang paling penting dalam pasaran. Ini adalah teknologi berorientasikan masa depan dan ditubuhkan secara global yang disokong oleh beberapa vendor produk untuk memastikan perlindungan pelaburan & ketersediaan jangka panjang. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah Profibus?