Was ist Profinet?

Profinet ist in der Automatisierungstechnik stark verbreitet und sehr effizient. Mittlerweile wird der Profinet-Standard schon von sehr vielen Herstellern für Steuerungen mit SPS angewandt und effektiv verwendet. Dieser Ethernet Standard wird durch das Unternehmen „Siemens“ und durch die Firma „PROFIBUS International“ verkauft und für diverse Funktionen bzw. Anwendungen eingesetzt und angeboten. Hauptsächlich wird Profinet in Europa in den Industrie- und Produktionsbetrieben, zum Beispiel beim Einsatz von SPS-Anlagen oder für Aufgaben zur Automatisierung, eingesetzt. Aber auch in anderen Ländern der Welt kommt das Profinet zum Einsatz. Sobald die Technik und die Anlagen in Europa entwickelt wurden, kommt dieses Bussystem zum Tragen und wird als Grundlage verwendet. Es ist damit zu rechnen, dass sich dieser Standard auch in Asien und den Entwicklungsländern durchsetzt, da ein Großteil der Entwicklung in Europa entsteht.

Profinet ist die Abkürzung für Process Field Network und wird für die Kommunikation von Maschinen, Geräten und Anlagen in der Automatisierungstechnik benutzt. Dieser internationale Standard wird im industriellen Ethernet verwendet und nutzt dabei die Standards der Informationstechnologie sowie TCP/IP.

Das Profinet kann problemlos mit einem Feldbussystem zusammen operieren, gleichzeitig ist es Echtzeit-Ethernet fähig und in modularer Bauweise aufgebaut.

Die Modularbauweise kann man als Baukastenprinzip sehen, hier wird die ganze Anlage in einzelne Teile untergliedert. Der Vorteil ist, dass man die Baugruppen schnell austauschen, erweitern oder erneuern kann. Über das Profinet, ein bewährtes Bussystem, können alle Baugruppen über Schnittstellen (RS485 Prorfibus und Profibus RS232) untereinander Daten austauschen.

Profinet CBA – Der Ursprung.

Der Profinet CBA Standard war der Anfang des Profinet-Standards. CBA heißt „Component based Automation“ und bedeutet so viel wie, das alle Geräte der Automatisierungsanlage oder die Teilanlagen untereinander kommunizieren. Diese Geräte benutzen zur Kommunikation im Ethernet das Netzwerkprotokoll TCP/IP und arbeiten eng zusammen.

Im Profinet CBA werden Buszeiten von 50 – 100 ms erreicht.

Profinet IO – Die Steuerung für dezentrale Geräte.

Diese jüngste Variante des Profinet ist für den Datenaustausch zwischen den Steuergeräten bzw. der Steuerung und den einzelnen Feldgeräten bzw. Devices zuständig.

Die Grundlage für das Profinet IO System kommt vom Profibus-DP. Das war der Vorgänger des Heute modernen Industrial Ethernet Netzwerks (IO-System).

Die Speicher Programmierte Steuerung (SPS) ließt die Signale der einzelnen Geräte ein, verarbeitet diese Signale intern und gibt sie als Ausgangssignale wieder an die Feldgeräte aus.

Beim Profinet IO wird kein Master-Slave-Verfahren mehr verwendet, hier werden alle Teilnehmer am Ethernet gleich gewertet. Das funktioniert aber nur, wenn die Daten ohne eine Aufforderung in das Netzwerk gesendet werden.

Der IO-Controller ist die Steuerung, der die IO-Devices kontrolliert. Damit nimmt er die Aufgabe der Automatisierung war. Das IO-Device wird aus mehreren Baugruppen, also Modulen und Unterbaugruppen aufgebaut. Natürlich müssen diese Baugruppen verwaltet werden. Dafür wird ein Programm bzw. eine Einheit benötigt. Der IO-Supervisor ist für die Aufgabe zuständig.

Die Echtzeitfähigkeit vom Profinet IO.

Im Profinet IO funktioniert die Übertragung von Daten und Alarmen in der Real-Time-Funktion (auch RT abgekürzt). Auf dieser Basis funktioniert der komplette Datentransfer im Bussystem. Die genaue Definition ist in den Normen IEEE und IEC festgelegt. Dort ist für die Ausführung von Diensten in Real-Time eine bestimmte Zeit vorgesehen und diese Zeit darf nicht überschritten werden. Durch die RT-Funktion sind extrem kurze Zykluszeiten für das Bussystem möglich, wodurch die Geschwindigkeit steigt.

Profinet IO legt die Grundsätze für die Kommunikation zwischen Controllern (Master-Funktion) und den Devices (Slave-Funktion) sowie die Parametrierung und Diagnose in einem Netzwerk fest.

Der Profibus Master und der Profibus Slave.

Selbstverständlich muss auch die Kompatibilität zum Profibus gegeben sein. Denn viele Geräte und Automatisierungsanlagen arbeiten mit dem Profibus und werden erst mit der Zeit vom Profinet ersetzt. Im Profibus wird über die Schnittstellen „Prorfibus RS485“ und „Profibus RS232“ kommuniziert. RS485 und RS232 sind beides serielle Schnittstellen zum Datenaustausch.

Die Schnittstelle des Profibus-Masters kann bis zu 125 Slaves unterstützen. Die Baudrate beträgt bis zu 12 Mbit/s und die Einstellung bzw. Programmierung des Profibus-Masters erfolgt über einen PC mit entsprechender Software.

Die Profibus-Slave-Schnittstelle ist in modularer Slave Bauweise vorbereitet. Das Slave-Verfahren unterstützt diverse Funktionen und Aktionen. Die Schnittstellen für diese Module können durch die Kompatibilität ohne Probleme in die Netzorganisation verarbeitet werden und arbeiten mit allen gängigen Steuerungen und Automatisierungsanlagen zusammen.

Kontakt zum Profibus.

Baugruppen in einem Profibussytem können über einen IO-Proxy in das Profinet IO System mit aufgenommen werden, um dann mit allen Geräten zu kommunizieren.

Mit den seriellen Schnittstellen RS485 Prorfibus und Profibus RS232 wird dieser Kontakt sehr gut realisiert.

Festgelegt sind Buszykluszeiten für TCP/IP Protokolle (Profinet CBA) von 100 ms. Für das Real-Time-Protokoll sind 10 ms vorgesehen, das gilt für CBA und IO Prorfinet und für das IRT-Protokoll (Isochronous RT) soll eine Zeit pro Zyklus von 1 ms erreicht werden. Das IRT wird bei Antrieben angewendet, dort wo kleine, sehr geringe Zeiten benötigt werden.

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