PROFINET - Mạng Trường Dựa Trên Chuẩn Ethernet Công Nghiệp

Mong muốn có một tiêu chuẩn truyền thông trên một mạng cho các ngành công nghiệp, có khả năng chuẩn đoán rộng và các chức năng dịch vụ rộng khắp mạng lưới đã dẫn tới sự gia tăng của việc sử dụng Ethernet công nghiệp. Tổ chức PROFIBUS/PROFINET quốc tế (PI)cung cấp một chuẩn truyền thông toàn diện thông qua Ethernet công nghiệp để đáp ứng mọi yêu cầu, câu trả lời là PROFINET.

PI đã phát triển 1 chuẩn qua các kinh nghiệm thu được từ nhiều năm phát triển của Profibus để thích hợp với Ethernet công nghiệp cho các yêu cầu chuyên biệt trong công nghiệp. Kết quả chính là Profinet, một chuẩn công nghiệp toàn diện dựa trên chuẩn Ethernet công nghiệp cho truyền thông mở, độc lập với các nhà cung cấp. PROFINET đáp ứng tất cả các yêu cầu sử dụng Ethernet ở tất cả các cấp độ và trong mọi ứng dụng tự động hóa. Điều này làm cho PROFINET trở nên rất linh hoạt, đáng tin cậy và thiết thực trong môi trường công nghiệp.

Hình 1: Logo kỹ thuật trên hệ thống và sản phẩm PROFINET

Bảo toàn vốn đầu tư

Hàng loạt các thiết bị trường từ nhiều nhà cung cấp khác nhau cũng như các thiết bị điều khiển, thiết bị mạng … ví dụ như thiết bị chuyển mạch – Switch đều có các chức năng PROFINET. Giao diện này cung cấp trên hầu hết các thiết bị chuyển mạch với 2 cổng tích hợp để xây dựng cấu trúc mạng bus hay mạch vòng.

Sự tích hợp của hệ thống mạng trường hiện tại và sự bảo toàn vốn đầu tư là một phần cốt yếu của Profinet. Mô hình thiết bị chuẩn Profinet dựa trên mô hình Profibus, nghĩa là các mô đun I/O của các thiết bị ngoại vi chủ yếu vẫn có thể sử dụng được.

Các bộ điều khiển khác nhau có sẵn như Simatic S7 CPU của Siemens có cả giao diện Ethernet và Profibus. Hệ thống hiện có có thể dễ dàng tích hợp với môi trường Profinet mới. Việc chuyển đổi chương trình người dùng không đòi hỏi nỗ lực lớn, và việc thay thế toàn bộ hệ thống Profbus hiện hữu, xây dựng hệ thống mới là không cần thiết.

Một khả năng tích hợp khắc nữa là công nghệ proxy – ví dụ, IE/PB Link PN IO của Simatic Net – hoạt động như một đại diện của các thiết bị Profibus, liên kết này cũng có sẵn với một giao diện mạng LAN không dây, điều này cũng cung cấp khả năng cải tiến để tích hợp PROFIBUS với công nghệ không dây vào các giải pháp PROFINET.

Hình 2: sự tích hợp của các hệ thống cốt yếu khác nhau trong PROFINET chính.

Các ứng dụng mới với giải pháp mạng LAN không dây công nghiệp

PROFINET đang sử dụng những tiện ích của công nghệ Ethernet vì vậy nó có thể dược sử dụng cho cấu trúc mạng sao và mạch vòng với môi trường mạng điện hoặc quang cũng như cho kết nối không dây.

Với mạng LAN không dây công nghiệp, AGVs (Automated Guided Vehicles) hoặc các thiết bị bảo trì và vận hành di động có thể tích hợp dễn dàng vào hệ thống tự động hóa, và ngay cả với công nghệ an toàn.Ethernet trong ứng dụng thời gian thực với Profinet

Băng thông rộng cho phép sử dụng Ethernet trong tất cả các nhiệm vụ tự động hóa, bên cạnh việc truyền thông IO tuần hoàn IO (truyền số liệu trong 1ms), TCP/IP và giao thức IT có thể được sử dụng cùng một lúc trên cùng một mạng.

PROFINET cung cấp thời gian đáp ứng với truyền thông chu kì trong 1ms giữa bộ điều khiển PROFINET IO Controller và các thiết bị PROFINET IO Devices. Cơ cầu này hoạt động với với các bộ chuyển mạch tiêu chuẩn. Sự truyền thông tuần hoàn dựa trên trên layer 2 của mô hình OSI/ISO layer. Điều này cho phép thời gian phản ứng nhanh trong các mạng Ethernet Networks.

PROFINET cũng cung cấpmột giải pháp cho các tác vụ điều khiển truyền động nhanh và xác định.

PROFINET IRT – Isochrones Realtime, được sử dụng cho các tác vụ tự động hóa nhanh với truyền thong tuần hoàn trong 250µs và Jitter < 1µs. Trong trường hợp các thiết bị mạng cần một ASIC để đảm bảo thời gian, ASIC Siemens cung cấp gọi là ERTEC – Bộ điều khiển Ethernet thời gian thực (Enhanced Real-Time Ethernet Controller).

PROFINET đảm bảo chức năng an toàn

PROFIsafe như một mô tả (profile) ứng dụng độc lập của công nghệ mạng, nó có thể được sử dụng cho PROFIBUS cũng như đối với các hệ thống PROFINET. Các Slots IO trong thiết bị PROFINET-IO có thể được trộn lẫn giữa tiêu chuẩn và an toàn, điều này giúp giảm thiểu chi phí cáp và số lượng các module khác nhau. Dữ liệu an toàn và tiêu chuẩn đềi cps trể truyền thôgn trên cùng mạng. Các chương trình an toàn có thể được tạo ra với các công cụ kỹ thuật tiêu chuẩn như SIMATIC Step7 của Siemens

Các khách hàng sẽ có những khả năng và tiện ích mới trong việc sử dụng topo mạng Ethernet công nghiệp, bao gồm cả mạng không dây trong các ứng dụng của mình. Bên cạnh đó, công nghệ an toàn (Safety) cũng có thể sử dụng trên cùng một mạng. PROFINET cung cấp nhiều dải tốc độ xử lý khác nhau từ rấ nhanh, tốc độ cao cho đến các tốc độ cho các ứng dụng IT thông thường, tất cả đều trên một mạng.