Profinet ist ein industrieller Ethernet-basierter Kommunikationsstandard. Er wird von der Organisation PROFIBUS & PROFINET International (PI) verwaltet und definiert den Datenaustausch zwischen Controller und Feldgeräten in Automatisierungssystemen. Er läuft auf Standard-Ethernet-Hardware; über dieselbe physikalische Infrastruktur können sowohl echtzeitfähige Prozessdaten als auch Standard-TCP/IP-Verkehr übertragen werden.
Grundstruktur: Controller, Device und Supervisor
In der Profinet-IO-Architektur gibt es drei Rollen:
- IO-Controller: In der Regel die PLC. Verwaltet den Prozessdatenaustausch.
- IO-Device: Feldgerät. Remote-I/O-Station, Antrieb, HMI, Sensor-
- IO-Supervisor: Zur Inbetriebnahme und Diagnose verwendete Engineering-
modul.
station (Programmiercomputer).
Die zwischen Controller und Device aufgebaute Beziehung wird Application Relation (AR) genannt; innerhalb dieser Beziehung werden separate Kanäle für den Datenaustausch definiert.
GSDML-Datei
Jedes Profinet-Gerät hat eine GSDML-Datei (Generic Station Description Markup Language). Diese vom Hersteller bereitgestellte XML-Datei beschreibt die Module, Datenbereiche, Parameter und Diagnoseinformationen des Geräts. Nach dem Import in die Engineering-Software wird das Gerät im Projektbaum nutzbar.
Praxishinweis: Die GSDML-Version muss mit der Firmware-Version des Geräts kompatibel sein. Inkompatibilität ist eines der bei der Inbetriebnahme am häufigsten auftretenden Probleme.
Gerätename und Adressierung
Bei Profinet werden Geräte vorrangig über den Gerätenamen (device name) erkannt. Eine IP-Adresse gibt es auch, aber der Controller findet das Gerät über seinen Namen und vergibt die IP-Adresse zur Laufzeit selbst. Dieser Ansatz hat einen wichtigen Vorteil: Wird ein defektes Gerät durch ein neues gleichen Typs ersetzt, muss dem neuen Gerät nur derselbe Name gegeben werden; Adressierung und Parametrierung erfolgen automatisch.
Die Namenszuweisung erfolgt bei der Inbetriebnahme mit der Engineering-Software oder über die Adressschalter am Gerät. Die Benennung muss bestimmten Schreibregeln folgen.
Topologie und Nachbarschaftserkennung
Profinet-Geräte melden über das LLDP-Protokoll, welches Gerät an welchem Port angeschlossen ist. Die im Projekt definierte Topologie kann mit der tatsächlichen Verbindung im Feld verglichen werden. Das ist in zweierlei Hinsicht wertvoll: Ein falsch angeschlossenes Kabel wird bei der Inbetriebnahme erkannt, und bei einem Gerätetausch unterstützt die Topologieinformation die automatische Konfiguration.
Da die meisten Geräte einen internen Switch besitzen, ist die Linientopologie (line) verbreitet. Bei der Sterntopologie wird ein externer Industrie-Switch verwendet. An Stellen, die Redundanz erfordern, werden eine Ringtopologie und ein dazu passendes Redundanzprotokoll verwendet.
Diagnose und Alarm
Profinet-Geräte melden Fehlerzustände als Alarm an den Controller: Modulziehen, Kanalfehler, Kabelbruch, Versorgungsproblem. Diese Alarme können im PLC-Programm erfasst und dem Bediener am HMI als aussagekräftige Meldung angezeigt werden. Die richtige Nutzung der Diagnosedaten ist eine der praktischsten Investitionen zur Verkürzung der Ausfallzeit.
Übergang von PROFIBUS
In bestehenden Anlagen sind PROFIBUS-DP-Geräte noch weit verbreitet. Beim Übergang zu Profinet ist es nicht zwingend, alle Geräte auszutauschen; mit Proxy-/Gateway-Geräten kann ein PROFIBUS-Segment an das Profinet-Netzwerk angebunden werden. Das ist ein Ansatz, der bei Revisionsprojekten Kosten und Stillstandszeit reduziert.
Verkabelungs- und Installationsregeln
- Es wird geschirmtes Ethernet-Kabel vom Industrietyp verwendet; der Schirm wird an beiden Enden
- Zwischen Leistungs- und Datenkabeln wird Abstand gelassen; ist eine Kreuzung
- Die Montagequalität der Steckverbinder beeinflusst die Kommunikationsstabilität direkt;
- Bürodatennetz und Automatisierungsnetz werden getrennt; ist eine Trennung erforderlich, erfolgt sie über einen managebaren
- Soll IRT verwendet werden, müssen alle aktiven Komponenten im Netzwerk IRT-fähig sein.
geerdet.
erforderlich, erfolgt sie im rechten Winkel.
bei feldkonfektionierten Steckverbindern muss die Schirmanbindung sorgfältig erfolgen.
Switch oder eine Firewall.
Wo wird es bevorzugt
Profinet wird aufgrund seines breiten Geräte-Ökosystems und seiner ausgereiften Diagnosestruktur in der Fabrikautomatisierung weithin eingesetzt. In Anlagen, in denen Geräte verschiedener Hersteller nebeneinander vorhanden sind, in Projekten, die einen schrittweisen Übergang von der bestehenden PROFIBUS-Infrastruktur erfordern, und in Systemen mit hoher Erwartung an zentrale Diagnose ist es eine geeignete Wahl.
Verwandte Produktfamilien: PLC, Remote I/O, AC-Antrieb, Servoantrieb, Ethernet-Switch, Gateway, HMI
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