پروفی نت PROFINET چیست؟

پروفی نت (PROFINET)

در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی مدرن، شبکه‌ی ارتباطی نقش ستون فقرات عملکرد، هماهنگی و بهره‌وری سیستم‌های کنترل، مانیتورینگ و اجرا را ایفا می‌کند. با افزایش سرعت تولید، نیاز به یکپارچگی OT/IT، ظهور Industry 4.0 و حرکت به سمت دیجیتالی‌سازی کارخانه، شبکه‌هایی لازم است که هم سرعت Ethernet استاندارد را فراهم کنند و هم قابلیت اطمینان، Determinism و Real-Time را که در اتوماسیون ضروری است.

PROFINET به عنوان پیشرفته‌ترین استاندارد Industrial Ethernet، نقطه اتصال فناوری Ethernet با نیازهای صنایع سنگین، ماشین‌سازی، فرآیندهای تولید و سیستم‌های توزیع‌شده است. این استاندارد نه‌تنها جایگزینی برای شبکه‌های قدیمی PROFIBUS است، بلکه یک پلتفرم نسل جدید محسوب می‌شود که:

• سرعت 100 Mbps و بالاتر

• تاخیر بسیار پایین

• چرخه‌های 31.25 میکروثانیه

• قابلیت IRT (Isochronous Real Time)

• سازگاری با TSN

• پشتیبانی از پروفایل‌های ایمنی و انرژی

• و یکپارچگی end-to-end از فیلد تا Cloud

را فراهم می‌کند.

در کنار پروتکل PROFINET، زیرساخت فیزیکی آن نیز اهمیت ویژه دارد. کابل‌های PROFINET، کانکتورها، سیستم FastConnect و استانداردهای کابل‌کشی مطابق ISO/IEC 11801 و EN 50173، تضمین‌کننده‌ی عملکرد صحیح شبکه صنعتی هستند.

پروفی نت PROFINET چیست؟

PROFINET یک استاندارد ارتباط صنعتی مبتنی بر Industrial Ethernet است که برای انتقال داده‌های کنترلی، پایشی و تشخیصی با سرعت بالا و تأخیر بسیار کم استفاده می‌شود. این پروتکل توسط PI – PROFIBUS & PROFINET International توسعه یافته و اکنون استاندارد غالب اتوماسیون صنعتی است.

معماری ارتباطی PROFINET

ارتباط در PROFINET در سه لایه کلی انجام می‌شود:

۱) لایه TCP/IP (Non-Real Time – NRT)

• مهندسی

• تشخیص

• تنظیمات دستگاه‌ها

• داده‌های حجیم غیرلحظه‌ای

۲) لایه Real-Time (RT)

• وظیفه انتقال داده بین PLC و IO

• Jitter بسیار پایین

• جایگزین ارتباط cyclic PROFIBUS

این لایه برای ۹۰٪ کاربردهای اتوماسیون کافی است.

۳) لایه Isochronous Real-Time (IRT)

• چرخه کمتر از 31.25 μs

• Jitter < 1 μs

• مخصوص Motion Control و درایوهای دقیق

درایوهای زیمنس SINAMICS، سرووهای پیشرفته و کاربردهای حرکت چندمحوره به‌طور استاندارد از IRT استفاده می‌کنند.

فناوری TSN در PROFINET

TSN یا Time Sensitive Networking یک مجموعه استاندارد IEEE است که اجازه می‌دهد ترافیک صنعتی، صوتی/تصویری، کنترل، IT و پردازش داده همگی در یک شبکه Ethernet واحد جریان یابند.

ویژگی‌های TSN در PROFINET:

• هماهنگی زمان بین تمام تجهیزات

• تقسیم‌بندی دقیق پهنای باند

• تضمین رسیدن بسته در زمان مشخص

• ترکیب PROFINET IRT + OPC UA PubSub روی یک شبکه

• ایجاد زیرساخت مشترک برای OT و IT

در آینده نزدیک، معماری PROFINET + OPC UA + TSN به زیرساخت اصلی Industry 4.0 و Smart Factory تبدیل می‌شود.

PROFINET IO ، PROFINET CBA و کاربرد آنها

1. PROFINET IO

متداول‌ترین و اصلی‌ترین فرم PROFINET.

ویژگی‌ها:

• جایگزین PROFIBUS DP

• ارتباط PLC با IO Devices

• بر پایه مدل Provider/Consumer

• پشتیبانی از RT و IRT

• ساختار کاملاً deterministic

2. PROFINET CBA

Communication Based Automation
مناسب سیستم‌های سطح بالا، ماژولار و توزیع‌شده.

• مبتنی بر DCOM

• مناسب برای سیستم‌های چندجزیره‌ای

• انتقال داده غیرلحظه‌ای

پروفایل‌های PROFINET

1. PROFIsafe

برای ارتباط ایمن و ماشین‌های Safety Integrated
ویژگی‌ها:

• بدون نیاز به کابل جداگانه

• Performance Level بالا

• Fail-safe تا SIL3

2. PROFIenergy

پروفایل مدیریت انرژی:

• خاموش و روشن‌کردن بارها

• کاهش مصرف انرژی

• مدیریت بار در مراکز تولید

3. PROFIdrive

برای کنترل درایوها:

• Motion Control

• هم‌زمانی محورهای متعدد

• کنترل سرعت، گشتاور، موقعیت

توپولوژی‌ها و معماری شبکه PROFINET

PROFINET از تمام توپولوژی‌های استاندارد Ethernet پشتیبانی می‌کند:

کابل PROFINET و ساختار آن

کابل PROFINET کابلی صنعتی مطابق Cat5e/Cat6A است که برای محیط‌های صنعتی، نویز بالا، انعطاف، Motion و FastConnect طراحی شده است.

ساختار کلی کابل PROFINET

• جفت‌های تابیده (Twisted Pair)

• شیلد فویلی (FTP) یا شیلد بافته (S/FTP)

• روکش PVC یا PE یا PUR

• رنگ سبز مطابق استاندارد PN

• مقاومت EMC بالا

• کلاس CAT5e یا CAT6A

انواع کابل PROFINET (Type A/B/C)

تفاوت کابل PROFIBUS و PROFINET

سیستم FastConnect زیمنس (FC) در پروفی‌نت

سیستم FastConnect (FC) از زیمنس، یک راهکار کامل برای کابل‌کشی و اتصالات صنعتی PROFINET است که امکان نصب سریع، استاندارد و قابل‌اطمینان را فراهم می‌کند. این سیستم شامل سه جزء اصلی است:

1. کابل FastConnect

2. کانکتور FastConnect

3. ابزار آماده‌سازی FastConnect

مزیت اصلی FC این است که زمان نصب کابل را تا بیش از ۸۰ درصد کاهش می‌دهد و علاوه بر سرعت، کیفیت اتصال، استحکام مکانیکی و حفاظت EMC را در سطح بسیار بالایی تضمین می‌کند.

کابل‌های FastConnect زیمنس

کابل‌های FC مطابق با ساختار صنعتی زیر هستند:

• دارای شیلد دو‌لایه (فویل + برااید)

• دارای روکش بیرونی صنعتی با مقاومت بالا

• ساخته‌شده مطابق ISO/IEC 11801

• قابل نواربرداری دقیق با ابزار FC

انواع کابل FastConnect زیمنس

کانکتورهای FastConnect زیمنس

کانکتورهای FC به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که:

• بدون نیاز به سوکت‌زنی دستی پیچیده

• بدون لحیم یا پرس

• با دقت بسیار بالا

انواع کانکتورهای FastConnect

ابزار FastConnect

ابزار FastConnect یک ابزار دقیق برش و نواربرداری است که کابل را مطابق الگوی استاندارد زیمنس آماده می‌کند.

مزایا:

• نواربرداری یکدست و بدون آسیب‌زدن به شیلد

• سرعت بالا

• جلوگیری از اشتباه انسانی

• افزایش پایداری شبکه در طولانی‌مدت

مقادیر برش استاندارد FC:

• 25mm برای روکش اصلی

• 20mm برای شیلد

• 10mm برای عایق زوج‌ها

روش نصب و طراحی کابل‌کشی PROFINET

نصب کابل PROFINET باید مطابق با استانداردهای زیر انجام شود:

• EN 50173

• ISO/IEC 11801

• دستورالعمل کابل‌کشی PI (PROFINET International)

• الزامات EMC

قوانین فاصله‌گذاری

شعاع خمش (Bending Radius)

سرعت و فاصله کابل

ولتابین؛ نمایندگی زیمنس و اشنایدر الکتریک در ایران

شرکت ولتابین به عنوان یکی از شرکت‌های پیشرو در حوزه برق صنعتی و اتوماسیون، افتخار دارد که به عنوان نمایندگی رسمی زیمنس (Siemens) و نمایندگی رسمی اشنایدر الکتریک (Schneider Electric) در ایران فعالیت می‌کند. ما با تکیه بر تجربه چندین ساله، دانش فنی متخصصان و همکاری مستقیم با برندهای معتبر جهانی، راهکارهایی مطمئن و به‌روز را برای صنایع مختلف کشور فراهم کرده‌ایم.