PROFINET является новаторским открытым отраслевым стандартом Industrial Ethernet (IEC 61158) для автоматизации промышленности. С помощью PROFINET устройства могут быть связаны между собой от рабочего уровня до уровня управления.
PROFINET обеспечивает возможность связи на всех уровнях системы, поддерживает технические процессы на всех участках рабочей площадки и применяет IT-стандарты на всех уровнях, вплоть до рабочего. IT-связь, передача данных и циклическая связь объединяются с помощью Industrial Ethernet.
Существующую систему шин, такую как PROFIBUS, можно легко интегрировать без изменения использующихся устройств.

Дизайн

Концепция устройства PROFINET

PROFINET различает контроллер и устройства, назначенные ему. Эти устройства инициализируются и параметризуются контроллером при включении. Контроллер и эти устройства вместе составляют систему ввода-вывода PROFINET (сравнение системы главный-дополнительный модуль для PROFIBUS).
Для PROFINET циклическая связь между контроллер ввода-вывода и устройствами ввода-вывода выполняется примерно также, как и для PROFIBUS для образа процесса. Обновление образа процесса выполняется циклично; в зависимости от требований и характеристик устройства это выполняется в реальном времени (RT, как правило это распределенные устройства ввода-вывода) или в астатическом режиме реального времени (IRT, как правило это servo приводы). Также PROFINET обеспечивает возможность связи между контроллерами и устройствами различных систем ввода-вывода

PROFINET IO с RT для простых стандартных приложений привода

Со стандартным значением времени цикла, составляющим от 4 мс до 10 мс PROFINET IO с RT обеспечивает ту же производительность, что и PROFIBUS для цикличной передачи данных.

С этим уровнем производительности, все стандартные приложения приводов, относящиеся к категориям PROFIdrive от 1 до 3 могут быть автоматизированы, т.е. к тем категориям, для которых необходимо указание скорости, крутящегося момента и текущих контрольных точек или конечных местоположений, которые недолжны быть связаны астатически.

PROFINET IO с IRT для контроля движений

В этом случае система контроля движений (например, SIMOTION) управляет или синхронизирует оси с использованием сети PROFINET. Для этого необходима циклическая астатичная передача данных между приводами. PROFINET IO с поддержкой соответствует этому требованию. Для этого цикл связи подразделен на различные каналы, связанные со временными параметрами. Первый канал используется для астатической связи в реальном времени (IRT), после чего используется связь в реальном времени (RT) и стандартная связь по TCP/IP. Путем конфигурирования этого приложения, т.е. синхронизации работы двух осей,  IRT-сообщения определяются явно и генерируются соответствующие данные настройки.

Оптимальная временная последовательность отдельных сообщений для каждого сектора сети рассчитывается с помощью специального алгоритма, в котором учитывается топология. Это обеспечивает возможность для перехода к перенаправлению IRT-сообщений без задержки от порта входа к указанному порту выхода, а затем к конечному устройству

Переход от PROFIBUS к PROFINET

Функциональный интерфейс между контроллером и приводами SINAMICS lzk PROFINET и PROFIBUS определяется профилем привода PROFIdrive V4 PROFIBUS International. Нет необходимости в изменении программы для передачи данных между PROFIBUS и PROFINET

PROFINET с PROFIdrive

Концепции контроля движений с использованием PROFINET

С SINAMICS PROFINET поддерживает реализацию различных структур автоматизации. Распределенные управляемые приводами системы контроля движения (например, с SIMOTION D) или центральные архитектуры с контролем (например, SIMOTION P) поддерживаются тем же способом, что и распределенные решения автоматизации с модульными компонентами автоматизации

Центральная архитектура контроля движения

Распределенная архитектура контроля движения

Интерфейс PROFINET на SINAMICS

SINAMICS S с блоком управления CU320 и платой связи CBE20

Блок управления CU320 на SINAMICS S связан с сетью PROFINET IO с использованием платы связи CBE20, Плата связи CBE20 включает PROFINET ASIC ERTEC400

4 порта (1 сокет RJ45 для каждого)

Интегрированный 4-портовый переключатель

Полный дуплекс 100 Мбит/с

Устройство PROFINET IO

PROFINET IO с RT и IRT

Связь по протоколу TCP/IP с технической системой

SIMOTION D

SIMOTION D4x5 связаны с сетью PROFINET IO с использованием платы связи CBE30, Плата связи CBE30 включает PROFINET ASIC ERTEC400.

4 порта (1 сокет RJ45 для каждого)

Интегрированный 4-портовый переключатель

Полный дуплекс 100 Мбит/с

Контроллер PROFINET IO

PROFINET IO с RT и IRT

Стандартный TCP/IP, UDP-связь

PG/OP связь HMI и PG, IT-связь

Функции

Связь в реальном времени с PROFINET IO

PROFINET использует стандартный протокол TCP/IP для назначения параметров, настройки и диагностики Связь в реальном времени для передачи рабочих данных выполняется при помощи одной линии. PROFINET поддерживает следующие функции работы в реальном времени:

В режиме реального времени (RT)

использует функцию приоритезации стека связи на станциях. Благодаря этому обеспечивается высокопроизводительная передача данных с использованием стандартных сетевых компонентов.

Астатический режим реального времени (IRT)

обеспечивает возможность строго детерминированной циклической передачи данных с коротким временем отклика и минимальным отклонением для высокопроизводительных приложений контроля движения. Эта функция реализуется с использованием специального ASIC, так называемого ERTEC (усовершенствованный Ethernet-контроллер в реальном времени) в соответствующих интерфейсах (переключатель интегрирован в устройство) или сетевых компонентах (переключатель).

Автоматизация с использованием PROFINET

Благодаря этим и другим функциям PROFINET соответствует всем требованиям автоматизации: соответствующая отраслевым стандартам технология установки, поддержка реума работы в реальном времени, детерминированные отклики, интеграция распределенных рабочих устройств, простые администрирование и диагностика сети, защита от несанкционированного доступа, эффективные не зависящие от поставщика технические разработки, а также астатические приложения контроля движения.

PROFINET зависит от технологии переключения и расширил эту технологию  для приложений, выполняющихся в режиме реального времени (IRT). Благодаря этому было обеспечено преимущество, при котором оптимизируется использование топологии сети и происходит адаптация топологии к требованиям устройства. Предотвращаются конфликты и достигается оптимальная пропускная способность данных.