Введение

PROFINET – это инновационный открытый стандарт IndustrialEthernet (IEC 61158) для систем промышленной автоматизации.PROFINET обеспечивает доступ к устройствам полевого уровня со всех уровней управления предприятием.

PROFINETпозволяет выполнять системно широкий обмен данными, поддерживает проектирование в масштабах предприятия и использует IT стандарты вплоть до полевого уровня.

Существующие сети полевого уровня (например, PROFIBUS) могут быть интегрированы в PROFINET без модификации установленной аппаратуры.

PROFINET учитывает множество аспектов:

Подключение сетей полевого уровня

PROFINET позволяет производить простое подключение существующих сетей полевого уровня. Подключение выполняется через модули, выполняющие функции proxy сервера. По отношению к сетям PROFIBUS или AS-Interface они выполняют функции ведущих устройств. В сети Industrial Ethernet они способны осуществлять обмен данными со станциями, поддерживающими стандарт PROFINET. Такой подход позволяет защищать инвестиции предприятий, сделанные на более ранних этапах построения системы автоматизации.

Обмен данными в пеальном масштабе времени

PROFINET базируется на Industrial Ethernet и использует стандарт TCP/IP (транспортный протокол/Internet протокол) для выполнения операций настройки параметров, конфигурирования и диагностики. Обмен данными в реальном масштабе времени выполняется через стандартные каналы связи Ethernet параллельно со стандартными вариантами обмена данными в сети Ethernet. PROFINET приборы способны поддерживать следующие виды обмена данными в реальном масштабе времени:

• Real-time (RT) с использованием приоритетов и оптимизации коммуникационного стека партнера по связи. Это позволяет осуществлять эффективную передачу данных систем автоматизации через сеть со стандартными коммуникационными компонентами.
• Isochronous real-time (IRT) — обмен данными в реальном масштабе времени с тактовой синхронизацией
  Этот режим поддерживается аппаратурой специализированных сетевых компонентов и позволяет получать минимальное время цикла обновления данных. Режим находит применение в высокодинамичных распределенных системах автоматизации. Например, в распределенных системах управления перемещением.

Приборы полевого уровня для систем распределенного ввода-вывода

PROFINET позволяет выполнять подключение приборов полевого уровня систем распределенного ввода-вывода непосредственно к Industrial Ethernet. Для этой цели могут использоваться приборы с встроенным PROFINET-совместимым интерфейсом (например, IM 151-3PN или VS130-2). Полезные данные передаются в реальном масштабе времени. Операции конфигурирования и диагностики использую для передачи данных стандарты TCP/IP или IT.

Управление перемещением

IRT режим обмена данными позволяет создавать распределенные системы управления перемещением, включающих в свой состав большое количество приводов. Стандартный для приводов профиль PROFIdrive позволяет устанавливать связь между контроллерами и приводами различных производителей, объединяемых в единую систему через Industrial Ethernet или PROFIBUS.

Монтаж сети

PROFINET позволяет выполнять монтаж сети без наличия глубоких специальных знаний. Открытый стандарт на основе Industrial Ethernet учитывает все требования для организации связи в промышленных условиях. PROFINET обеспечивает возможность простого конфигурирования типовых топологий промышленной сети: звездообразных, древовидных, линейных и кольцевых.
Руководство по монтажу сетей PROFINET содержит полный набор сведений, необходимых как на этапе монтажа, так и на этапе эксплуатации сети. Для передачи данных могут использоваться электрические, оптические или беспроводные каналы связи. Аппаратура различных производителей подключается к сети через стандартные соединители промышленного исполнения (степень защиты до IP65).
Для установки адресов и диагностики сетевых компонентов PROFINET использует IT стандарты DCP (discovery configuration protocol), DHCP (dynamic host configuration protocol) и SNMP (simple network management protocol).

IT стандарты и безопасность

Для использования Web-технологий данные PROFINET компонентов представляются в форматах HTML или XML. К данным систем автоматизации можно получить доступ из любой точки мира с использованием стандартного Web-браузера. Это значительно упрощает процессы выполнения пуско-наладочных работ и диагностики.
Возможность доступа к данным систем автоматизации через Internet требует использования специальных механизмов обеспечения безопасности. PROFINET поддерживает концепцию безопасности, которая может использоваться без наличия специальных знаний в области защиты данных и позволяет предотвращать ошибки оператора, а также попытки получения несанкционированного доступа и манипуляции с данными систем автоматизации.

Противоаварийная защита и автоматика безопасности

В распределенных системах автоматики безопасности и противоаварийной защиты (ПАЗ) на основе PROFIBUS для обмена данными между компонентами ПАЗ находит применение профиль PROFIsafe, позволяющий использовать для передачи данных стандартные каналы связи PROFIBUS. PROFINET тоже обеспечивает поддержку этого профиля, что упрощает решение вопросов построения систем ПАЗ в масштабах всего предприятия.

Процесс

PROFINET является стандартом для всех прикладных областей автоматизации. За счет интеграции сетей PROFIBUS он также распространяется на автоматизацию оборудования, расположенного во взрыво- и пажароопасных зонах.

Для производителей аппаратуры и оборудования мы предлагаем всестороннюю поддержку, связанную с использованием PROFINET: специализированные микросхемы, комплекты разработки, обучение и многое другое.

Системы распределенного ввода-вывода на базе PROFINET

PROFINET позволяет создавать системы распределенного ввода-вывода, в которых приборы полевого уровня подключаются непосредственно к сети Industrial Ethernet и обслуживаются PROFINET контроллером ввода-вывода. Конфигурирование такой системы выполняется из среды STEP 7. Поддерживается возможность дальнейшего использования существующей аппаратуры полевого уровня, например, аппаратуры PROFIBUS.

В системах распределенного ввода-вывода PROFINET могут использоваться:

• IM 151-3 PN: интерфейсный модуль для непосредственного подключения станции ET 200S к сети Industrial Ethernet.
• CPU 317-2 PN/DP: центральный процессор, способный выполнять функции контроллера ввода-вывода PROFINET.
• IE/PB Link PN IO: модуль связи, выполняющий функции PROFINET Proxy и позволяющий интегрировать в PROFINET ведомые устройства PROFIBUS DP.
• CP 343-1: коммуникационный процессор для подключения S7-300 к Industrial Ethernet. Приборы полевого уровня, подключенные к S7-300, могут использоваться в системе распределенного ввода-вывода PROFINET.
• CP 443-1 Advanced: коммуникационный процессор с встроенным коммутатором для подключения S7-400 к Industrial Ethernet.
• VS 130-2: видео датчик для считывания 2D кодов.
• SOFTNET PN IO: коммуникационное программное обеспечение, позволяющее использовать компьютер в качестве контроллера ввода-вывода PROFINET.
• PN OPC сервер: программное обеспечение непосредственного доступа к данным системы распределенного ввода-вывода PROFINET со стороны OPC-совместимых компьютерных приложений.
• STEP 7: программное обеспечение конфигурирования и диагностики систем распределенного ввода-вывода PROFINET.

Системы управления с распределенным интеллектом на базе PROFINET

PROFINET обеспечивает поддержку распределенных систем управления, базирующихся на использовании технологии CBA – технологии модульного построения систем управления машинами и предприятиями в рамках единой концепции Totally Integrated Automation. Обеспечивается возможность интеграции существующих решений на базе PROFIBUS в системы PROFINET CBA.

PROFINET определяет инженерную модель построения интерфейса и обмена данными между компонентами CBA.

С помощью STEP 7 могут создаваться технологические компоненты с интерфейсом обмена данными с другими модулями. С помощью пакета SIMATIC iMAP выполняется графическое проектирование PROFINET систем связи, а также их диагностика.

Для построения систем PROFINET CBA могут использоваться:

• IE/PB Link PN CBA: модуль связи, выполняющий функции PROFINET Proxy и позволяющий интегрировать в PROFINET CBA ведомые устройства PROFIBUS DP. Кроме того, модуль поддерживает функции маршрутизации данных систем автоматизации SIMATIC S7.
• CPU 317-2 PN/DP: центральный процессор, способный поддерживать обмен данными с PROFINET компонентами и выполнять функции PROFINET Proxy по отношению к сети PROFIBUS DP.
• CP 343-1: коммуникационный процессор, позволяющий интегрировать S7-300 в системы CBA.
• CP 443-1 Advanced: коммуникационный процессор с встроенным коммутатором, позволяющий интегрировать S7-400 в системы CBA.
• WinAC PN: система компьютерного управления на основе эмулируемого контроллера, поддерживающая функции PROFINET Proxy.
• PN OPC сервер: программное обеспечение непосредственного доступа к данным PROFINET приборов со стороны OPC-совместимых компьютерных приложений.

Сетевые компоненты PROFINET

Активные сетевые компоненты

Промышленные коммутаторы семейства SCALANCE X, разработанные для применения на полевом уровне:

• Оптимальное сочетание различного количества оптических и электрических портов.
• Поддержка единой концепции диагностики компонентов PROFINET.
• Поддержка функций обмена данными в реальном масштабе времени.

Пассивные сетевые компоненты

Технология Industrial Ethernet FastConnect (IE FC) позволяет выполнять быстрый и безошибочный монтаж промышленных и офисных сетей Industrial Ethernet. Компоненты IE FC объединяют в своем составе широкий спектр IE FC кабелей и IE FC соединителей, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время выполнения монтажа.

Защита данных в промышленных сетях
Для обеспечения защиты данных в промышленных сетях могут использоваться модули семейства SCALANCE S, а также программное обеспечение SOFTNET Security Client.