ProfiNet Nedir : Mimari, Çalışma, Türler ve Uygulamaları

Profinet teknolojisi tarafından geliştirilmiş ve yayınlanmıştır. PROFIBUS & PROFINET International 2000 başlarında. PROFINET, kontrolörler ve cihazlar arasında veri alışverişi için kullanılan yenilikçi ve açık standart bir Endüstriyel Ethernet çözümüdür. endüstriyel Otomasyon . PROFINET konsepti, saha cihazlarını/makinelerini iletişim kurmak, yapılandırmak ve teşhis etmek için TCP/IP ve XML gibi BT standartlarını kullanarak tüm endüstriyel otomasyon teknolojisi gereksinimlerini karşılar. Bu nedenle, iyi benimsenen Endüstriyel Ethernet çözümüdür. Bu nedenle, bu makale Profibus - uygulamalarla çalışma hakkında kısa bilgiler vermektedir.

Profinet nedir?

PROFINET (proses alanı Net), bir endüstriyel kontrol sisteminde cihazlar ve kontrolörler arasında veri alışverişi için tasarlanmış uluslararası standartlara dayalı bir endüstriyel iletişim standardıdır. Burada kontrolörler PLC'ler,  PAC'ler veya DCS'lerdir, cihazlar ise görüntü sistemleri, G/Ç blokları, RFID okuyucular,  proses enstrümanları, sürücüler, proxy'lerdir. Bu açık bir standart olduğundan, pek çok üretici PAC'ler gibi PROFINET ürünleri tasarlamıştır, PLC'ler, Robotlar, Sürücüler, IO'lar, Proxy'ler ve tanılama araçları.

Bu endüstriyel iletişim standardını kullanarak HMI'yi bağlayabiliriz, PLC , Dağıtılmış G/Ç, bir sensör , farklı vericiler , VFD ve aktüatörler tek bir ağda. Profinet daha hızlı yanıt süresi sağlar, böylece veri toplama daha da iyi hale gelir.

Industrial Profinet, elektriksel olarak gürültülü bir ortamda üstün performans sağlayan koruyuculu olarak mevcuttur. Profinet cihazlarını tanımlamak için cihaz adı ve IP adresi ile tanımlanmalıdır. Bir ağdaki her cihaz, iletişim kurmak için IP adresiyle tahsis edilmelidir. Profinet, çok hızlı bir iletişim hızı sağlamak için Profibus-DP'ye benzer bir uzak I/O olarak kullanılır.

Daha büyük ağda, basit dağıtım için Profinet'i bağlamak için bir ağ anahtarı kullanılır. Profinet cihazı, geçerli IP adresleri ile tanımlanır. Örneğin, profinet cihazı, ilk üç hanenin ağ bilgilerini içerdiği ve son hanenin bir cihaz numarası olduğu bir 191.127.0.20 IP adresine sahipse.

ProfiNet Mimarisi

PROFINET, esas olarak bir otomasyon ortamındaki cihazlar ve kontrolörler arasında veri alışverişi için tasarlanmış bir iletişim protokolüdür. Bu yüzden en yaygın olarak kullanılan Endüstriyel tabanlı Ethernet çözümüdür. PROFINET açık bir standart olduğundan, birçok üretici PLC'ler, Robotlar, PAC'ler, Proxy'ler, IO'lar, tanılama araçları, Sürücüler vb. gibi farklı PROFINET ürünleri geliştirmiştir.
PROFINET, diyagnostik, alarmlar, işlevsel güvenlik ve ek bilgiler gibi farklı bileşenler arasındaki döngüsel ve döngüsel olmayan iletişimi basitçe tanımlar. Bu nedenle PROFINET, bu bileşenleri bağlamak için bir iletişim ortamı olarak standart Ethernet kullanır.

Bir ağdaki PROFINET bileşenleri Ethernet kabloları ile bağlanır ve diğer Ethernet protokollerinin benzer bir altyapıda bir arada var olmasına izin verir. PROFINET'e ek olarak, ağı dengelemek için SNMP, OPC UA, HTTP veya MQTT gibi Ethernet tabanlı diğer protokolleri kullanabilirsiniz.
ISO/'ya dayalı ProfiNet mimarisi OSI modeli aşağıda gösterilmiştir. PROFINET, uygulama katmanı olan ISO/OSI modunun 7 katmanında yaşar. Genel olarak, bu yedi katmanlı ISO/OSI modeli, iletişim sisteminin soyutlama katmanlarını tanımlar.

ProfiNet Çalışması

Endüstriyel otomasyon sıklıkla yüksek hızlı ve deterministik iletişime ihtiyaç duyar, bu da mesajların tam olarak beklendiği anda iletilmesi anlamına gelir. Bu nedenle PROFINET, mesajların göreve göre uygun bir hızda ve determinizmde iletildiğinden emin olmalıdır. Ancak tüm uygulamaların benzer performansa ihtiyacı yoktur.

PROFINET, aşağıdaki gibi uygun performansı sağlamak için yukarıdaki mimaride gösterildiği gibi farklı iletişim kanalları kullanarak veri sağlar. TCP/IP veya UDP/IP, RT (PROFINET Gerçek Zamanlı) IRT (Eşzamanlı Gerçek Zamanlı) ve TSN (Zamana Duyarlı Ağ).

PROFINET, TCP/IP kullanır, aksi takdirde UDP/IP iletişimi, özellikle konfigürasyon ve parametrelendirme gibi kritik olmayan görevler için. IP tabanlı iletişime bağlı ek gecikme ve titreşim nedeniyle, bu teknik zaman açısından kritik görevler için uygun değildir.

PROFINET, kritik zamana dayalı uygulamalarda kullanmak üzere verileri çok hızlı ve belirleyici bir şekilde iletmek için bir RT kanalı kullanır. PROFINET RT, zaman açısından kritik uygulamaların çoğunun gereksinimlerini karşılar. Dolayısıyla genel performans esas olarak ağın tasarımına bağlıdır, ancak 250 µs – 512 ms arasında çevrim süreleri elde edebilirsiniz. Bu nedenle, PROFINET'in tüm ürünleri bu kapasite ile donatıldığından, PROFINET'in gerçek zamanlı mekanizmasını kullanmak için özel konfigürasyon veya donanıma ihtiyacınız yoktur.

PROFINET IRT, Ethernet trafiğini değiştirmek için kullanılan kuralları artırarak ve ayrıca PROFINET trafiği için özel kurallar oluşturarak değişken veri gecikmelerini azaltmak için performansı artırmak için kullanılır. Bu IRT isteğe bağlıdır ve yalnızca baskı makineleri ve paketleme makineleri gibi tam yüksek performansa dayalı uygulamalarda gereklidir.

En son PROFINET spesifikasyonu V2.4, TSN üzerinden PROFINET gibi dördüncü bir iletişim kanalı başlatır. Bu, ISO/OSI Modelindeki veri bağlantı katmanında yer alan yeni bir teknolojidir. Ethernet'i varsayılan olarak belirleyici yapmak için kullanılan bir dizi IEEE 802 standardıdır. IEEE standartlarından bazıları; IEEE 802.1AS, IEEE 802.1-2018, IEEE 802.1Q-2018, IEEE 802.1CB ve IEEE 802.1Q-2018.

ProfiNet Türleri

Profinetler bakır kablolar gibi kullanılan kablolara göre iki tipte mevcuttur ve Fiber optik kablolar.

Profinet Bakır Kablo

Yeşil renkli 4 telli blendajlı kablodur ve 100 metre mesafede 100 Mbps'ye kadar Fast Ethernet'i destekler. Bu kablo kullanılarak Tam Çift Yönlü iletim elde edilir, bu da verilerin aynı anda iki yönde iletildiği anlamına gelir. Ayrıca 1 Gbps iletim hızları için 8 çekirdekli bakır kablolar kullanılmaktadır.

PROFINET bakır kabloları dört tip-A, tip-B, tip-R ve tip-C olarak mevcuttur.

• Tip-A bakır kablolar çoğunlukla sabit tesisatlarda kullanılır.
• B tipi bakır kablolar esnemenin olduğu yerlerde kullanılır. Bu tür kablolar, titreşimlere veya ara sıra harekete direnebilir.
• Robot uygulamalarında Type-R bakır kablolar kullanılmaktadır.
• C tipi bakır kablolar özel uygulamalarda kullanılır ve dinamik ortamların yanı sıra harekete de direnebilirler. Örneğin, döner makineler.
• Diğer bakır kablolar da hareketli parçalar için kullanılan arka kablolar, yeraltı iletişiminde kullanılan gömülü kablolar ve yangından korunma için kullanılan alev geciktirici, korozif olmayan kablolar gibi vardır.

Profinet Fiber Optik Kablolar

Bu kablolar, doğrudan konektörlerin montajı için kullanılan iki paralel kablo kullanır. Bu tip kablolar 100 Mbit/s'ye kadar hızlara ve ayrıca tam çift yönlü iletişime sahiptir.

Bu tip kablolar kilometrelerce mesafe kat edebilmeleri gibi birçok fayda sağlar ve tesis bölgeleri arasında tam elektrik izolasyonu sağlar. Ayrıca bu kablolar elektromanyetik parazitlere karşı dayanıklıdır. Bu kablolar, B Tipi kabloların esnek veya sabit kullanım için kullanıldığı ve C Tipi kabloların titreşim, kalıcı hareket vb. özel uygulamalar için kullanıldığı B Tipi ve C Tipi iki tipte mevcuttur.

ProfiNet ve Ethernet

bu Profinet ve Ethernet arasındaki farklar aşağıda tartışılmaktadır.

ProfiNet vs Profibus

bu Profinet ve Profibus arasındaki farklar aşağıda tartışılmaktadır.

Profinet Bağlayıcı

Profinet Konnektörler, özellikle profinet kablolarının sonlandırılması için tasarlanmıştır. Bu konektörler, satın alınabilirlikleri ve ayrıca basit kullanımları nedeniyle çok popülerdir. Dolayısıyla bunlar kullanıcı dostudur, hızlı bağlanır, yüksek performans sağlar, yapıları sağlamdır, darbelere karşı dayanıklıdır ve ayrıca bakım gerektirmez.

ProfiNet Topolojisi

Ağ tasarımında, esneklik ve yerleşim PROFINET'in ana özellikleridir. Tüm tipik Ethernet topolojileri kullanıldığında yaklaşık olarak sınırsız kombinasyon seçeneklerini destekler. Orada farklı temel PROFINET topolojileri vardır, bu nedenle PROFINET otomasyon tesisi tasarımı için doğru topoloji seçimi önemlidir. Bu tasarımdan sonra topolojinin ayarlanması gerekir. Profinet topolojisini kurmak için ekstra anahtarlar gerekebilir. Yıldız, ağaç ve çizgi topolojileri gibi farklı temel PROFINET topolojileri mevcuttur.

Yıldız topolojisi

Yıldız topolojisi, kısmi coğrafi uzantı içeren alanlar için uygundur. Bu topoloji, çok sayıda iletişim düğümü genel bir anahtara bağlıysa otomatik olarak oluşturulur. Tek bir PROFINET'in düğümü başarısız olursa veya ayrılırsa, diğer PROFINET düğümleri sürekli olarak çalışacaktır. Ancak, orta anahtar başarısız olursa, bağlı tüm düğümlerle iletişim kesilecektir.

Ağaç Topolojisi

Çeşitli yıldız ağlarını tek bir ağa bağlayarak bir ağaç topolojisi oluşturulur. Fonksiyonel birim, otomasyon tesisinin yıldız noktalarına birleştirilen bölümlerinden oluşur. Yani bunlar komşu anahtarlar aracılığıyla birbirine bağlanır. Yıldız noktasında, tek bir anahtar, bir sinyal dağıtıcısı gibi çalışır.

Hat Topolojisi

Hat topolojisi, konveyör bantları için otomasyon tesislerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve ayrıca küçük makine uygulamalarında da kullanılmaktadır. PROFINET cihazları, hat topolojilerinin tanınmasına yardımcı olmak için entegre bir anahtarla donatılmıştır. Hat topolojileri kullanıldığında hat kesintisi meydana geldiğinde, arızalı cihazdan sonra düzenlenen cihazlarla artık temas kurulamaz. Dolayısıyla, hattı bir yedeklilik protokolü ile bir halka formuna genişleterek bu önlenebilir.

Avantajlar

bu ProfiNet avantajları aşağıdakileri içerir.

• PROFINET, esneklik, açıklık, performans ve verimlilik gibi dört önemli avantajla üretkenliğinizi artırmanın en iyi yollarını sunar.
• Yüksek operasyonel kullanılabilirlik ve güvenilirlik.
• Şeffaf verilerin erişilebilirliği.
• Ağ geçitleri/vekil sunucular aracılığıyla yerleşik Fieldbus sistemlerinin kolay ve hatasız kombinasyonu.
• Anlamlı ve ayrıntılı teşhis seçeneklerine sahiptir.
• Profinet kullanarak yıldız, çizgi, halka ve ağaç gibi farklı topoloji seçeneklerini çalıştırabiliriz.
• Hızlı ve yetkin ağ devreye alma için topoloji tanıma ve tanılama sunar.
• Profibus'un işlevsel güvenliği, endüstriyel makinelerin hatalı çalışması nedeniyle tehlikeleri önler

Uygulamalar

bu ProfiNe uygulamaları t aşağıdakileri içerir.

• PROFINET, proses otomasyonu, üretim, güvenlik ve eş zamanlı hareket kontrol uygulamaları gibi farklı uygulamalarda kullanılmaktadır.
• PROFINET, tüm otomasyon mühendisliği alanlarında kullanılmaktadır.
• Bu, bir otomasyon ortamında cihazlar ve kontrolörler arasında veri alışverişi için kullanılan uluslararası standartları temel alan açık bir Endüstriyel Ethernet çözümüdür.
• Proses alanı Net, Siemens PLC tarafından kullanılır.
• PROFINET, süreç otomasyonu, bina otomasyonu ve fabrika otomasyonu gibi otomasyon çözümlerini uygulamak için farklı alanlarda kullanılmaktadır.
• PROFINET, veri iletişimi için Endüstriyel Ethernet üzerinden kullanılır.
• Genellikle otomasyon sürecinde sıvılar ve gazlar gibi ortamları değiştirmek ve kontrol etmek için kullanılır.
• Bunlar ayrıca atık su veya su arıtma için yakıt gazı temini, otomasyon ve kontrol gibi farklı alanlarda da kullanılmaktadır.
• İçecek endüstrisinde, mandıralarda ve gıda üretimindeki tesisleri işlemek için kullanılır.
• Gaz, otomotiv, petrol, lojistik ve daha pek çok endüstride uygulanabilir.

Böylece, tüm bunlar hakkında Profinet'e genel bakış teknoloji – uygulamalarla çalışma. Bu, piyasadaki en önemli Endüstriyel Ethernet Standardıdır. Bu, geleceğe yönelik bir teknolojidir ve yatırım koruması ve uzun vadeli kullanılabilirlik sağlamak için çeşitli ürün satıcıları tarafından desteklenen küresel olarak kurulmuştur. İşte size bir soru, Profibus nedir?