Ihr Wegweiser für
industrielle Netzwerke

Profinet

Die Profinet-Technologie wird von Siemens und den Mitgliedsfirmen der Profibus-Nutzerorganisation entwickelt. Profinet basiert auf Ethernet-TCP/IP und ergänzt die Profibus-Technologie für Anwendungen, bei denen schnelle Datenkommunikation über Ethernet-Netzwerke in Kombination mit industriellen IT-Funktionen gefordert wird. Mit Profinet können Lösungen für die Fertigungstechnik, Prozessautomatisierung, Gebäudeautomation sowie für das gesamte Spektrum der Antriebstechnik bis hin zu taktsynchronen Motion-Control-Anwendungen realisiert werden. Profinet ist in der IEC 61158 und der IEC 61784 standardisiert.

Das Profinet-Konzept ist modular aufgebaut. Die Varianten unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Art des Datenaustauschs, um den hohen Anforderungen an Geschwindigkeit gerecht zu werden.

Profinet CBA (Component based Automation)

Profinet CBA ist die Ursprungsvariante, die auf einem Komponentenmodell für die Kommunikation intelligenter Automatisierungsgeräte untereinander basiert. Profinet CBA basiert auf Ethernet-TCP/IP und ist für Echtzeitanwendungen eher ungeeignet. Das komponentenbasierte Profinet CBA verfolgt den Ansatz der verteilten Automatisierung. Hierbei wird eine Aufgabe auf mehrere intelligente Geräte verteilt. Die Geräte sind über Ethernet-TCP/IP miteinander verbunden und lösen die Automatisierungsaufgabe im engen Zusammenspiel.

Der Grundgedanke von CBA ist, dass man in vielen Fällen eine gesamte Automatisierungsanlage in autonom arbeitende und damit sehr übersichtliche Teilanlagen gliedern kann. Der Aufbau und die Funktionalität können sich durchaus in mehreren Anlagen in identischer oder leicht modifizierter Form wiederfinden. Solche so genannten Profinet-Komponenten sind normalerweise durch eine überschaubare Anzahl von Eingangssignalen gesteuert. Innerhalb der Komponente führt ein vom Anwender geschriebenes Steuerprogramm die erforderliche Funktionalität innerhalb der Komponente aus und leitet die entsprechenden Ausgangssignale an eine andere Steuerung. Das damit verbundene Engineering ist herstellerunabhängig. Die Kommunikation eines komponentenbasierten Systems wird nur projektiert statt programmiert. Die Kommunikation mit Profinet CBA (ohne Real-Time) ist für Buszykluszeiten von ca. 50 - 100 ms geeignet. Profinet CBA ist ein sehr zukunftsorientierter Ansatz, der bisher jedoch nur geringe praktische Bedeutung erlangt hat.

Profinet IO (Dezentrale Peripherie)

Profinet IO ist die jüngere Technologie, die auf die Kommunikation zwischen einer Steuerung und den dezentralen Feldgeräten zugeschnitten ist. Profinet IO hat ein sehr großes Marktpotenzial und hat sich innerhalb kurzer Zeit als eines der führenden Industrial-Ethernet-Netzwerke etabliert.

Profinet IO baut auf dem bewährten Funktionsmodell von Profibus-DP auf und benutzt die Fast-Ethernet-Technologie als physikalisches Übertragungsmedium. Das System ist für die schnelle Übertragung von I/O-Daten zugeschnitten und bietet zeitgleich eine Übertragungsmöglichkeit für Bedarfsdaten und Parameter sowie IT-Funktionen. Bestehendes Know-how über Profibus-DP kann weiter genutzt werden. Wie bei Profibus-DP werden die dezentralen Feldgeräte bei Profinet IO über eine Gerätebeschreibung in das Projektierungstool eingebunden. Die Eigenschaften des Feldgerätes (Profinet IO Device) werden vom Gerätehersteller in einer GSD-Datei beschrieben. Die Peripheriesignale der Feldgeräte werden zyklisch in die SPS eingelesen, dort verarbeitet und anschließend an die Feldgeräte wieder ausgegeben. Bei Profinet IO wird im Gegensatz zum Master-Slave-Verfahren von Profibus ein Provider-Consumer-Modell verwendet, das die Kommunikationsbeziehungen zwischen den gleichberechtigten Teilnehmern am Ethernet unterstützt. Wesentliches Merkmal dabei ist, dass der Provider seine Daten ohne Aufforderung des Kommunikationspartners sendet. Neben dem zyklischen Nutzdatenaustausch bietet Profinet zusätzliche Funktionen für die Übertragung von Diagnosen, Parametrierungen und Alarmen.

Echtzeitverhalten

Innerhalb von Profinet IO werden Prozessdaten und Alarme immer in Real-Time (RT) übertragen. Die RT-Kommunikation stellt die Basis für den Datenaustausch bei Profinet IO dar. Real-Time-Daten werden gegenüber TCP(UDP)/IP-Daten höher-prioritär behandelt. Mit dieser Art des Datenaustauschs sind Buszykluszeiten im Bereich von wenigen Millisekunden erreichbar.

Taktsynchronität (IRT)

Der taktsynchrone Datenaustausch mit Profinet ist im Isochronous-Real-Time (IRT) Konzept definiert. Die Datenaustausch-Zyklen liegen normalerweise im Bereich von wenigen hundert Mikrosekunden bis zu einer Millisekunde. Der Unterschied zur Real-Time-Kommunikation liegt im Wesentlichen im Determinismus, so dass der Beginn eines Buszyklus mit höchster Präzision eingehalten wird. Der Beginn eines Buszyklus kann maximal um 1 µs abweichen. IRT benötigt man beispielsweise bei Motion-Control-Anwendungen (Positioniervorgänge).

Auf den weiteren Profinet-Seiten werden die Grundlagen von Profinet IO erläutert, Tipps für die Realisierung einer Profinet-Kommunikationsschnittstelle gegeben sowie Bedeutung und Ablauf der Profinet-IO-Gerätezertifizierung erklärt.