ProfiNET

ProfiNET ist ein Protokoll, welches seit 2002 vom Konsortium Profibus International (PI) entwickelt und mit der DIN EN IEC 61158 zum internationalen Standard geworden ist. ProfiNET wurde als Nachfolger von Profibus entwickelt und basiert auf Ethernet-Technologie, mit dem Ziel, die Leistung zu erhöhen und die Integration von Ethernet Basierenden Geräten und der Siemens-Welt zu vereinfachen.
PROFINET fasst in Bezug auf Datenkommunikation, derzeit zwei Protokollfamilien unter seinem Namen zusammen, welche beide auf Ethernet basieren. ProfiNET CBA und ProfiNET IO.

ProfiNET IO (PNIO) wurde entwickelt um Feld-Geräte mit Ethernet-Schnittstelle auszustatten und deterministische und Echtzeit-Leistungen zu gewährleisten.
Das Ziel von PNIO besteht darin, Daten durch Verwendung einfacher Kommunikationsstrukturen und –Geräte zu übertragen und dabei die voreingestellte Leistung zu erfüllen.

Mit dem doppelten Ziel, die Umfangreiche Erfahrung im Feldbusbereich zu nutzen und bisherige Investitionen zu schützen, hat PROFINET IO, Konzepte wie modulare Architektur und die Programmierung von Feldgeräten integriert und direkt von PROFIBUS übernommen.
Um die im Datenaustausch geforderte hohe Performance zu erreichen, waren einige innovative Elemente erforderlich:

• Prioritäten für den Datenaustausch wurden festgelegt;
• Differenzierter Zugriff durch mehrere Leitsysteme für das selbe Feld-Gerät;
• Beschreibung der Funktionen des einzelnen Feld-Geräts in einer GSD Datei;
• Erweiterung des PROFIBUS DP Modells: Die Master-Slave-Zugriffsmethodik (von PROFIBUS DP) wurde auf das Provider-Consumer-Modell umgestellt, wobei wir unter Provider, denjenigen verstehen, der die Daten erzeugt, während der Consumer derjenige ist, der die Daten empfängt und verwendet, wenn er die Verbindung mit dem Provider aufbaut. Darüber hinaus findet die Kommunikation auf einem einzigen Übertragungsmedium statt.

Ein Netzwerk, in dem es keine Geräte gibt, die den Zugriff auf den Bus kontrollieren, wird als Producer/Consumer-Typ bezeichnet. Jeder Knoten kann kurzzeitig die Kontrolle über den Bus übernehmen und eine Übertragung beginnen (Producer-Schnittstelle), die anderen Knoten aktivieren sich in dieser Phase zum Empfang (Consumer-Schnittstellen).

PROFINET IO legt vier Gerätetypen fest:

• IO-Controller: Gerät auf dem das Automatisierungsprogramm läuft; Hat die Kontrolle über den verteilten Prozesses, einer oder mehrerer Feld-geräte und ist für die Konfiguration und Parametrierung der verbunden Geräte verantwortlich. Empfängt Daten und Alarme und verarbeitet diese innerhalb des Anwenderprogramms und stellt eine, Intelligente Zentrale Station dar, wie eine SPS.
• IO-Device: Feldgerät, welches einem IO-Controller zugeordnet wird. Wird von einem IO-Controller oder IO-Supervisor konfiguriert und überträgt seine Prozessdaten zyklisch an den Controller. Außerdem informiert es einen IO-Controller über Diagnose oder Alarmzustände.
• IO-Supervisor: Programmiergerät/PC mit Konfigurations- und Diagnosefunktionen, welcher Daten mit IO-Controllern und IO-Devices austauschen kann; hat während des Kommunikationsvorgangs, temporären Zugriff auf Feld-Geräte.
• IO-parameter-server: Gerät zum Austausch Applikationsrelevanter Konfigurationsdaten mit IO-Devices.

Der vom IO-Supervisor und IO-Parameter-Server generierte Verkehr, findet üblicherweise in der Offline-Phase statt, weswegen keine Echtzeit Performance erforderlich ist.
Im Betrieb, übertragen die Peripheriegeräte (IO-Devices) die Input Informationen an den Controller, welcher diese verarbeitet und die Output-Informationen an die Peripherie-Geräte überträgt.
Umgekehrt, ist der Datenaustausch zwischen IO-Controller und IO-Devices, an die laufende Automatisierungsaufgabe gekoppelt und stellt daher Zeitkritische Anforderungen.

Das PROFINET IO Protokoll sieht vor, die Übertragung von drei Datentypen implementieren zu können:

• Zyklische ÜBERTRAGUNG kritischer IO Daten: Diese Daten werden im IO-Adressbereich des Controllers abgelegt; Es handelt sich um zyklische In- und Output Daten, welche auf dem Echtzeit-Kanal gesendet werden. Die IO-Daten werden in vorgegebenen Zeitzyklen übertragen, deren Aktualisierungsfrequenz für jedes Gerät unterschiedlich sein kann.
• AZYKLISCHE ÜBERTRAGUNG VON ALARMEN: Übertragung welche auf dem Echtzeitkanal stattfindet, es ist auch möglich, Alarmen eine Priorität zuzuweisen;
• TAZYKLISCHE ÜBERTRAGUNG UNKRITISCHER DATEN: es handelt sich um Parametrierung, Konfiguration, Auslesen von Diagnoseinformationen, welche über Standardkanäle auf UDP/IP Basis übertragen werden.

In der Fabrik-, und Prozess-Automatisierung wird eine zeitnahe und deterministische Datenübertragung gefordert.
Für den Zyklischen Austausch von IO (Zeitkritischen) Daten, zwischen Controller und Feld-Geräten, verwendet PROFINET IO, nicht TCP/IP, sondern nutzt die Echtzeitkommunikation (RT) oder isochrone Echtzeitkommunikation (IRT) wo eine engere Zeitliche Planung des Verkehrs durch die Synchronisation zwischen Netzwerk-Schicht und der Software-Anwendung, welche die Daten (<1ma) verwaltet, erreicht wird.

Beide Kommunikationsverfahren, Sowohl RT, als auch IRT sind in der Internationalen DIN EN IEC 61158 standardisiert.

PROFINET IO RT erfüllt die meisten Timing-Anforderungen der industriellen Automatisierung. Die meisten PROFINET-Netzwerke, können für den gesamten zyklischen Datenaustaus, ausschließlich auf PROFINET RT zurückgreifen.
Anwendungsgebiete mit PROFINET IO RT sind:

• Zeitkritische Anwendungen in der Fabrik-Automation.
• Anwendungen in der Prozessautomation von Anlagen.

Kommunikationsklasse PROFINET IO RT (Class 1): Die Implementierte Kommunikationsklasse kann Zyklen von wenigen Millisekunden (Üblicherweise 1-64ms) und begrenzter Variabilität (15%) ausführen. Basierend auf Ethernet 802.1Q Standard, bei dem Daten über Ethernet-Telegramme mit Priorität übertragen werden (RT Daten haben Priorität 6): Dies gewährleistet, den von der Automatisierung geforderten Determinismus. Standard-Ethernet-Hardware ist zur Implementierung ausreichend.

PROFIdrive ist das Standardprofil für Controller in Verbindung mit ProfiNET-Kommunikationsprotokoll, hervorragend geeignet für eine integrierte und einfache Anbindung.

Welche Vorteile bringt PROFIdrive, im Vergleich zum alleinigen ProfiNET, mit sich?

PROFIdrive ist ein Kommunikationsart, welche mit Standardtelegrammen arbeitet: Daher ist sie hochkompatibel, mehr noch als Geräte die nur mit ProfiNET Feldbus ausgestattet sind. Zudem sind Standardtelegramme kompakt im Datenaustausch, was die Kommunikation erheblich schneller macht.
Wir haben das ProfiNET Protokoll und das den Controllern dedizierte PROFIdrive Profil entwickelt, indem wir es, sowohl in den Klassen Real-Time (RT) als AC1 (Geschwindigkeit) und AC3 (Positionierer) definiert, als auch in der höchsten Leistungsvariante für die Motion Control, definiert als AC4 “Isochronous Real-Time“ (IRT) Klasse, homologiert haben. 

Eigenschaften und Vorteiler von Ever Elettronica Controllern für Schrittmotoren und Bürstenlose Motoren sind:

 - ASIC ERTEC 200P VON SIEMENS
Als aktives Mitglied von PI, hat Siemens die Entwicklung von PROFINET, von Anfang an vorangetrieben. Die technologischen Komponenten von Siemens, profitieren somit vom Know-How aus langjähriger Entwicklungsarbeit und Erfolg, das sich bereits in unzähligen Produkten auf dem Feld bewährt hat. Der ERTEC 200P (Enhanced Real-Time Controller) garantiert alle Leistungsstandards, welche von der anspruchsvollsten und Leistungsfähigsten PROFINET-IRT-Kommunikation gefordert werden. ERTEC 200P ist für Zykluszeiten von nur 31,25μs ausgelegt. Mit seinem schnellen ARM 9 CPU und dem integrierten IRT-Switch sind Feldgeräte mit höchsten Leistungsmerkmalen möglich.

- IRT switch (dual Ethernet ports)
Alle unsere Controller für Schrittmotoren und Bürstenlose Motoren, sind mit einem 2-Port-IRT-Switsch ausgestattet um das Netzwerk in verschiedene Segmente aufteilen zu können.

- PROFINET IO RT Class 1 (CC-B)

• Datenaustausch (Real Time) für Anwendungen mit Zykluszeiten bis 4 ms;
• Alarm und Diagnose Daten;
• Unterstützung der Netzwerk-Topologie;
• Simple Network Management Protocol (SNMP) Netzwerk-Diagnose.

- Zyklischer Datenaustausch: 64 Bytes INPUT (auf Slot1) und 64 Bytes OUTPUT (auf Slot2) zwischen IO-Steuerung (SPS) und Controller für Schrittmotoren oder Bürstenlose Motoren (IO-Device). Insbesondere:

• 16 byte (I/O) sind fest gemappt,
• 40 byte (I/O)können mittels e3PLC variabel auf gewünschte Funktionen gemappt werden,
• 8 byte (I/O) werden für R/W Objekte verwendet
• Digitale I/O (24Vdc) und Analoge Eingänge des Controllers, stehen als I/O im ProfiNET-Netzwerk verteilt zur Verfügung.

- Mapping der 64 Bytes IO “Ready for Use”
Die 64 Input-Bytes und die 64 Output-Bytes sind bereits im Controller für Schrittmotoren und Bürstenlose Motoren konfiguriert, um die gängigsten Parameter und Konfigurationsregister des Controllers und Motors, Bewegungsbefehlen und Status-Variablen abzubilden. (Kostenlose General Purpose ProfiNET App 0144 Anwendung).
Die Bytes können dennoch, mit e3PLC IDE Software (einfache, intuitive und schnelle EVER Proprietäre Entwicklungsoberfläche), welche die Implementierung komplexer Programme ermöglicht, ohne dass der Anwender neue Programmiersprachen erlernen muss, neu gemappt werden.

- Ever_ProfiNET_FB_V1.01 Bibliothek für STEP 7 TIA Portal V15 (Siemens)
Durch diese Bibliothek, bestehend aus vier Funktionsblöcken, ist es möglich, schnell, den Datenaustausch, die Controller-Einstellungen, Paramater des Schrittmotors und Bürstenlosen Motor und die Bewegungsbefehle in der zentralen TIA Portal Entwicklungsambiente, einzustellen.

- Tool zur Diagnose und Konfiguration des Controllers für Schrittmotoren und Bürstenlose Motoren auf PC via ModBus TCP Over ProfiNET
Es ist möglich, alle von Ever Elettronica bereitgestellten Tools für PC, bei Verwendung des gleichen ProfiNET Netzwerks, mittels Modbus TCP Protokoll (Port 502), ohne das Serielle SCI Servicekabel verwenden zu müssen, auszuführen.

Erfahren Sie mehr über Ever Elettronica Controller für Schrittmotoren und Bürstenlose Motoren mit ProfiNET-Schnittstelle