Profinet

Profinet nedir

Profinet temel olarak IT sektöründe kullanılan Ethernet haberleşme sisteminin endüstriyel halidir. idas otomasyon olarak profinet desteği olan her türlü cihaz ve enstrumanları PLC ve SCADA sistemleri ile konuşturur ve bu kapsamlarda otomasyon proje ve yazılımları yapmaktayız.

 

Profinet, IIB 61784-2 (İletişim Profili Ailesi 3 (PROFIBUS & PROFINET)- RTE iletişim profilleri) uyarınca PROFIBUS International (PI) birliğinin Endüstriyel Ethernet açık standardıdır ve otomasyon ağlarında en yaygın kullanılan standartlardan birisidir.

Profinet, Endüstriyel Ethernet, TCP / IP ve IT dünyasından bazı iletişim standartlarına dayanmaktadır. Özellikleri arasında veri yolu üzerinden iletişim kuran cihazların veri yolu içinde yapılan taleplerin işlenmesinde iş birliği yapmayı kabul ettiği gerçek zamanlı ethernet bulunmaktadır.

Ethernet kablosu gibi temel bir bağlantı ve OSI modelinin 1. ve 2. seviyelerine eşdeğer bazı kurulan iletişim çerçeveleri ile başlayan PROFINET, ProfiSafe ve ProfiEnergy gibi özel kullanım için “profiller” adı verilen yeni işlevler içermektedir. İletilen her veri durumu için özel bir seviye 7 tadil edilebilir (uygulanabilir). ProfiSafe durumunda, güvenlik verileri ve ProfiEnergy durumunda, enerji tasarrufu ve kontrolü için veriler ve komutlar bulunur.

Bu protokol ile cihazları, sistemleri ve hücreleri (yalıtılmış cihaz setleri) bağlayarak, iletişimin hızını ve güvenliğini arttırıp, üretimi optimize ederek maliyetleri düşürmek mümkündür. Profinet, özellikleri sayesinde, BT ağlarına daha tipik olan ethernet iletişimi uyumluluğunu sağlar ve özelliklerinden yararlanır. Tek fark, endüstriyel ağın gerektirdiği gerçek zamanlı performansa kıyasla, kurumsal ağlarda bulunan bir ethernet iletişiminin hızıdır.

Ek olarak, E/S düzeyinde profinet standardının kullanılması aşağıdaki avantajları sağlayabilir:

• Altyapılarda iyileştirilmiş ölçeklenebilirlik.
• Ağ üzerinden saha cihazlarına erişim. Haberleşmesinde ethernet kullanan bir protokol olan haberleşme protokolü, saha şebekelerine diğer şebekelerden kolay bir şekilde ulaşılmasını sağlar.
• Bakım görevlerinin yerine getirilmesi ve herhangi bir yerden hizmet sağlanması. Uzaktan bakımın yapılması için saha cihazlarına örneğin VPN gibi güvenli bağlantılar üzerinden erişmek mümkündür.

Profinet; 3 haberleşme servisini kullanır:

• Standart TCP / IP: Bu hizmet, paramterizasyon, video/ses iletimi ve verilerin daha yüksek bir seviyedeki IT sistemlerine aktarılması gibi belirleyici olmayan işlevler için kullanılır.
• Gerçek Zamanlı: TCP/IP katmanları, 1-10 MS aralığında bir gecikmeyle çalışan deterministik otomasyon uygulamaları için kullanılmaz. Bu, hareket kontrolü ve yüksek performans gereksinimleri dahil, tipik E/S uygulamaları için uygun yazılıma dayanan bir çözümdür.
• Eşzamanlı Gerçek Zamanlı: Programlanan sinyalin önceliklendirilmesi ve programlanan anahtarlama hareket kontrolü gibi uygulamalar için yüksek hassasiyetli senkronizasyon sağlar. Milisaniyenin altındaki aralıklarda döngü hızları, mikrosaniyenin altındaki mikroskopta (dijital sinyaller gönderilirken geçici değişiklik) mümkündür.

Profinetten önce Profibus yaygın kullanılıyordu. Profibus’da 2 telli haberleşme, uygun özel kablo ve konnektör kullanılıyordu. Profinet ile bilişim sektöründe kullanılan CAT5, CAT6 ve benzeri kanlolarla ethernet konnektörleri kullanımına geçildi ve donanım açısından kullanıcılara kolaylık sağlamıştır.

Profinet Protokolleri

Profinet bağlamında tanımlanmış çeşitli protokoller vardır. Aşağıda kendi özel kullanımlarıyla birlikte bu protokollerin bir listesi bulunmaktadır.

1. PROFINET / CBA Protokolü: Endüstriyel ortamlarda dağıtılan otomasyon uygulamalarıyla ilgili protokol.
2. PROFINET / DCP Protokolü: Keşif ve temel yapılandırma. Aygıtların ve IP adreslerinin adlarını yapılandırmak için kullanılan bağlantı katmanını temel alan bir protokoldür. Bir ağla sınırlandırılmıştır ve temel olarak DHCP sunucusu bulunmayan küçük ve orta uygulamalarda kullanılır.
3. PROFINET / IO Protokolü: Bazen PROFINET-RT (RealTime) olarak adlandırılır, merkezi olmayan çevre birimlerle iletişim kurmak için kullanılır.
4. PROFINET / MRP Protokolü: Medya yedekleme protokolü. Ağın bir halka topolojisine sahip olması durumunda, arıza olması durumunda ağların yeniden yapılandırılması için temel prensipleri kullanır. Bu protokol türü, maksimum kullanılabilirlik gerektiren ağlarda kullanılır.
5. PROFINET / MRRT Protokolü: Hedefi PROFINET / RT için medya fazlalığı için çözümler sunmaktır.
6. PROFINET / PTCP Protokolü: Çeşitli PLC’lerde saat/zaman sinyallerini senkronize etmek için link katmanına dayalı Hassas Zaman Kontrol Protokolü.
7. PROFINET / RT Protokolü: Gerçek zamanlı veri transferi.
8. PROFINET / IRT Protokolü: Eşzamanlı verilerin gerçek zamanlı olarak aktarılması.

Profibus ve Profinet Arasındaki Farklar

Hala PROFIBUS ve PROFINET arasındaki farklara dair sorular alıyoruz. Aslında cevap basit PROFIBUS klasik seri haberleşme altyapısını kullanır. PROFINET ise Endüstriyel Ethernet kullanır. Daha kısa bir cevap için ise PROFINET’in daha fazla bant genişliği ile daha büyük mesajların aktarımında daha hızlı olduğunu da söyleyebiliriz.

Aşağıda basit bir karşılaştırma tablosu var.

	PROFIBUS	PROFINET
Organizasyon	PI
Uygulama profilleri	Aynı
Konsept	Mühendislik, GSD’ler
Fiziksel katman	RS-485	Ethernet
hız	12Mbit/s	1Gbit/s or 100Mbit/s
telegram	244 bytes	1440 bytes (cyclic)^
Adres alanı	126	Sınırsız
teknoloji	master/slave	provider/consumer
bağlantı	PA + diğerleri*	Çoğu veriyolu
Kablosuz	mümkün*	IEEE 802.11, 15.1
hareket	32 eksen	>150 eksen
Makineden makineye	Hayır	Evet
Dikey entegrasyon	Hayır	Evet

Her iki haberleşme yapısı da aynı organizasyon tarafından yaratıldığı ve desteklendiği için yapılarında cihazları tanıtırken GSD dosyalarının kullanılması gibi benzerlik barındırırlar. PROFIBUS için kullanılan GSD dosyaları ASCII dosyalar iken PROFINET için kullanılan dosyalar XML formatındadır. Bu benzerlikler PROFIBUS tan PROFINET e geçişi kolaylaştırır.

RS-485‘ten Ethernet’e geçmek daha modern bir teknolojiye geçmek demektir. Ethernet her yerde mevcuttur ve hızla yayılmakta olan bir teknolojidir. PROFINET’in standard Ethernet kullanımı ticari olarak Ethernet’in tüm avantajlarını da beraberinde getirmektedir. Örneğin PROFINET başladığında 100Mbit/s yaygın kullanımda idi. Bugün ise PROFINET Gigabit ve daha yüksek hızlardaki Etherneti de destekleyebilmektedir.

Ethernete geçmek daha geniş bir band aralığı, daha büyük mesajların aktarılabilmesini ve sınırsız bir adresleme alanı sağlamaktadır. Spesifikasyon adres alanı limiti vermese de kontrolcülerin kendi işlemci ve hafıza kısıtlamaları nedeni ile adres sınırlaması olabilmektedir.

PROFIBUS mesajları kablosuz olarak aktarılabilmektedir. Fakat bunun için klasik radyo modemlere ihtiyaç duyar. PROFINET ise Ethernet yapısını kullandığı için kablosuz uygulamalarında Wi-Fi veya BlueTooth kullanabilir.