Truyền thông Profinet là gì? Ứng dụng của truyền thông Profinet

Truyền thông Profinet là gì

Bài viết này trả lời một câu hỏi rất chung chung nhưng phổ biến: PROFINET là gì?

PROFINET là một giải pháp Ethernet công nghiệp mở dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế. Nó là một giao thức truyền thông được thiết kế để trao đổi dữ liệu giữa các bộ điều khiển và thiết bị trong cài đặt tự động hóa. Nó được giới thiệu vào đầu những năm 2000 và là giải pháp Ethernet công nghiệp được áp dụng tốt nhất.

Vì PROFINET là một tiêu chuẩn mở nên hàng trăm nhà sản xuất đã phát triển các sản phẩm PROFINET, chẳng hạn như PLC, PAC, Ổ đĩa, Rô bốt, Proxy, IO và các công cụ chẩn đoán.

PROFINET xác định giao tiếp theo chu kỳ và không theo chu kỳ giữa các thành phần, bao gồm chẩn đoán, an toàn chức năng, báo động và thông tin bổ sung. Để liên kết tất cả các thành phần đó, PROFINET sử dụng Ethernet tiêu chuẩn cho phương tiện truyền thông của nó. Cáp Ethernet kết nối các thành phần PROFINET trong mạng, cho phép các giao thức Ethernet khác cùng tồn tại trong cùng một cơ sở hạ tầng. Bên cạnh PROFINET, bạn có thể sử dụng các giao thức dựa trên Ethernet khác để bổ sung cho mạng, chẳng hạn như OPC UA, SNMP, MQTT hoặc HTTP.

CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PROFINET (CƠ CHẾ)

Môi trường tự động hóa công nghiệp thường yêu cầu tốc độ cao và giao tiếp xác định. Giao tiếp xác định có nghĩa là gửi thông điệp chính xác khi chúng được mong đợi. 

PROFINET phải đảm bảo các thông báo được gửi với tốc độ phù hợp và tính xác định tùy thuộc vào nhiệm vụ. Không phải tất cả các ứng dụng đều yêu cầu hiệu suất như nhau. Ví dụ: tải dữ liệu cấu hình cho một công cụ quy trình có thể mất vài phút mà không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Mặt khác, độ trễ giao tiếp chỉ vài mili giây giữa PLC và VFD tốc độ cao có thể ảnh hưởng đáng kể đến quy trình.

Để đảm bảo hiệu suất phù hợp, PROFINET cung cấp dữ liệu thông qua các kênh liên lạc sau:

• TCP/IP (hoặc UDP/IP)
• PROFINET Thời gian thực (RT)
• PROFINET Thời gian thực đẳng thời (IRT)
• Mạng nhạy cảm với thời gian (TSN)

PROFINET có thể sử dụng giao tiếp TCP/IP hoặc UDP/IP cho các tác vụ không quan trọng về thời gian, chẳng hạn như cấu hình và tham số hóa . Do có thêm độ trễ và jitter liên quan đến giao tiếp dựa trên IP nên phương pháp này không phù hợp với các tác vụ quan trọng về thời gian.

PROFINET sử dụng một kênh thời gian thực để cung cấp dữ liệu một cách nhanh chóng và xác định cho các ứng dụng quan trọng về thời gian.

Đây là cách PROFINET thời gian thực hoạt động: Các khung Ethernet tiêu chuẩn có một trường được gọi là EtherType, cho biết loại giao thức được sử dụng. Giao tiếp thời gian thực PROFINET được đặt để có EtherType là 0×8892. Khi đến nút đích, khung được chuyển hướng đến ứng dụng PROFINET ngay lập tức. Dữ liệu đi trực tiếp từ Ethernet, Lớp 2, đến PROFINET, Lớp 7. Nó bỏ qua các lớp TCP/IP và tránh thời gian thay đổi có thể mất để xử lý như vậy. Do đó, tốc độ giao tiếp và tính xác định được cải thiện đáng kể.

PROFINET thời gian thực đáp ứng các yêu cầu của phần lớn các ứng dụng quan trọng về thời gian. Hiệu suất tổng thể sẽ phụ thuộc vào thiết kế mạng của bạn, nhưng nhìn chung, bạn có thể đạt được thời gian chu kỳ từ 250 µs đến 512 ms. 

Bạn không cần phần cứng hoặc cấu hình đặc biệt để sử dụng cơ chế thời gian thực PROFINET vì tất cả các sản phẩm PROFINET đều được trang bị khả năng này.

Để tăng hiệu suất, bạn có thể sử dụng PROFINET IRT. PROFINET IRT loại bỏ sự chậm trễ dữ liệu thay đổi bằng cách tăng cường các quy tắc được sử dụng để chuyển đổi lưu lượng Ethernet và tạo các quy tắc đặc biệt cho lưu lượng PROFINET. Nó đáp ứng tất cả các yêu cầu đồng bộ hóa và cho phép giao tiếp xác định với thời gian chu kỳ xuống tới 31,25 µs và tối đa 1 µs độ trễ dự kiến, còn được gọi là jitter. PROFINET IRT là tùy chọn và chỉ được yêu cầu trong các ứng dụng hiệu suất cao cụ thể, chẳng hạn như máy đóng gói và máy in.

Bài viết tham khảo : Áp suất chân không là gì