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PROFINET

PROFINET

Objetivo.

PROFINET se basa en estándares de TI acreditados y ofrece funcionalidad de TCP/IP completa para la transferencia de datos en toda la empresa y a todos los niveles. Además, los usuarios gozan de las ventajas de los diagnósticos integrados y las comunicaciones de seguridad positiva, que ofrecen una disponibilidad del sistema óptima, que abarca desde los conceptos de máquinas modulares para conseguir la máxima flexibilidad hasta las velocidades de transferencia más rápidas y aplicaciones WLAN. En su conjunto, estas capacidades le ofrecen un rendimiento considerablemente superior.

Índice

¿Qué es PROFINET?

Topologías

Estándares
Diagnosis

Comunicación en tiempo real
Seguridad

Aplicación

Software de Monitoreo

¿Qué es PROFINET?

PROFINET es Ethernet

Estándar abierto para Industrial Ethernet apoyado por la organización PI (PROFIBUS & PROFINET International) Se apoya en los estándares IEEE802.3, TCP/IP, IEEE802.11 …

Aporta soluciones para Ethernet en Tiempo Real, Motion Control compatibilidad multimarca, … PROFINET es siempre full dúplex Comunicación simultanea en ambos sentidos

PROFINET es siempre "Ethernet conmutada" La distribución de la red se controla usando topología.

Topologías

Topología basada en el diseño de la máquina

Menor coste de cableado y puesta en marcha más sencilla

Topología líneal y estructuras de anillo redundante posibles sin componentes de red adicionales.

Varios controladores pueden convivir en una red acceso simultaneo a un dispositivo con Shared Device e I-Device

Topología adaptada para cada máquina

Soporte de topologías variadas tales como estrella, árbol, línea o anillo

Varios medios disponibles para la red: cable de cobre Cat5, cables de fibra óptica de vidrio y plástico, e IWLAN

Acceso a máquinas y plantas mediante una conexión segura VPN, p.ej. para mantenimiento remoto

Estándares

PROFINET IO

PROFINET IO, se basa en PROFIBUS DP con la incorporación de conceptos de la tecnología Ethernet. Con ello se garantiza la migración sin problemas de PROFIBUS DP al entorno PROFINET.

PROFINET IO es fiable, la disponibilidad del sistema puede mejorarse cerrando la estructura lineal o de bus de la red para formar un anillo. Cuando esto se hace, si se tiene algún problema de funcionamiento en alguno de los dispositivos conectados al anillo, la comunicación del resto de dispositivos no se verá afectada.

Con PROFINET IO se aplica una tecnología de conmutación que permite a cualquier estación acceder a la red en todo momento. Así, la red permite un uso mucho más efectivo gracias a la transmisión de datos simultánea de varias estaciones.

PROFINET CBA

PROFINET CBA (Component Based Automation) es un concepto de automatización con los siguientes puntos centrales: 1. Realización de aplicaciones modulares 2. Comunicación entre máquinas Permite crear una solución de automatización distribuida basada en componentes y soluciones parciales preparadas.

Diagnosis

Diagnosis para aumentar la disponibilidad de la planta

El acceso fácil y eficiente a toda la información relevante de los dispositivos y redes durante la puesta en marcha y el mantenimiento permite una rápida eliminación de los fallos

Solo se requiere un navegador estándar para encontrar los problemas

Facilidad para realizar el mantenimiento independiente de la localización y sin necesidad de usar Step7

Procedimientos probados para el diagnóstico

Importación del probado concepto de diagnóstico de dispositivo de PROFIBUS a PROFINET

Ventaja adicional: leer entradas de diagnóstico sin un sistema de ingeniería (p.ej. usando un servidor Web o herramientas de diagnóstico)

La información de diagnosis de línea y de red (p.ej. paquetes perdidos o estatus de la interfase) también disponible como estándar

Clases de Rendimiento

El estándar PROFINET diferencia entre tres clases de rendimiento distintos.

PROFINET NRT (en tiempo no real)

Este tipo se utiliza para aplicaciones donde el tiempo no es crítico y utiliza Ethernet TCP/IP y el protocolo UDP/IP para la transferencia de datos. Se alcanzan tiempos de ciclo > 100 ms.

PROFINET RT (en tiempo real)

Con PROFINET RT, los datos de E/S se intercambian directamente utilizando el protocolo Ethernet, pero los datos de diagnóstico y comunicación todavía se transfieren a través de UDP/IP. PROFINET RT permite crear aplicaciones con tiempos de ciclo > 10 ms.

PROFINET IRT (en tiempo real isócrono)

Este tipo de comunicación en tiempo real isócrono fue desarrollado especialmente para aplicaciones de control de movimiento. Si se utiliza un hardware específico, se pueden alcanzar tiempos de ciclo < 1 ms y tiempos de fluctuación (jitter) < 1 microsegundo.

Comunicación en tiempo real

Tiempo Real (RT)

La funcionalidad de tiempo real se utiliza para datos de proceso donde el tiempo resulta crítico, es decir, con datos útiles cíclicos o alarmas (interrupciones) controladas por eventos. PROFINET utiliza un canal de comunicaciones en

tiempo real optimizado para las necesidades de tiempo real de los procesos de automatización. Así se minimizan los tiempos de ejecución y se aumenta el rendimiento a la hora de actualizar los datos de proceso. Las prestaciones son

comparables a las de los buses de campo, permitiendo unos tiempos de reacción de entre 1 y 10 ms. Al mismo tiempo se reduce considerablemente la potencia de procesador necesaria en el dispositivo para la comunicación. En esta solución es posible utilizar componentes de red estándar. Los switches de la gama SIMATIC NET permiten además una transferencia de datos óptima. Para ello se establecen prioridades en los paquetes de datos según la norma IEEE 802.1Q. Los componentes de red controlan el flujo de datos entre los dispositivos en función de estas prioridades. Para los datos en tiempo real se toma como base la prioridad estándar Prio 6, el segundo nivel más alto. De esta forma se garantiza un tratamiento prioritario frente a otras aplicaciones, a las que se asignará un nivel de prioridad inferior.

Tiempo real isócrono (IRT)

Para aplicaciones especialmente exigentes, como las de control de movimiento, se dispone de Isochronous Real-Time (IRT). Con IRT se consigue un tiempo de ciclo de menos de 1 ms con una fluctuación de menos de 1 µs. Así, el ciclo de comunicación se divide en una parte determinista y otra abierta. En el canal determinista se transportan los telegramas IRT cíclicos, mientras que en el canal abierto lo hacen los telegramas TCP/IP y RT. Así, ambos tipos de transferencia

resultan independientes, sin que uno afecte al otro. Por ejemplo, es posible acceder a los datos del dispositivo con un ordenador portátil desde cualquier punto de la instalación, sin que esto afecte a la regulación isócrona. El ASIC ERTEC (controlador Ethernet de tiempo real mejorado) soporta estos dos tipos de tiempo real y constituye la tecnología de base para las soluciones de sistema integradas con PROFINET. El ASIC ERTEC se integra en terminales y componentes de red.

Seguridad

Para garantizar una comunicación segura, PROFINET utiliza el perfil PROFIsafe. Éste es el primer estándar de comunicaciones según la norma de seguridad IEC 61508 que permite la comunicación estándar y segura por un único cable de bus. Sus ventajas: una reducción significativa de los trabajos de cableado y una menor variedad de componentes. Al utilizar el perfil PROFIsafe de PROFIBUS también en redes PROFINET, es posible ampliar las instalaciones con gran

facilidad. Estándar abierto PROFIsafe es una de las soluciones abiertas para la comunicación segura a través de buses de campo estándar. En el marco de PROFIBUS International, un gran número de fabricantes de componentes de seguridad y usuarios finales del sector de las tecnologías de seguridad han participando en el desarrollo de este estándar abierto y universal.

Como parte de SIMATIC Safety Integrated, PROFINET con PROFIsafe está certificado según IEC 61508 (hasta SIL 3), EN 954 (hasta la categoría 4), NFPA 79-2002, NFPA 85. De esta forma se garantiza que cumple los requisitos más

exigentes para las industrias de fabricación y de procesos. Protección frente a posibles errores Para garantizar unas comunicaciones seguras, PROFIsafe

utiliza la comunicación de tiempo real (RT) de PROFINET.

Entre una CPU y un dispositivo de campo de seguridad positiva se intercambian no sólo datos útiles, sino también información de estado y de control. Para ello no es necesario utilizar ningún hardware adicional.

Durante la transmisión de datos existen distintas fuentes de error potenciales: falsificación de direcciones, retardos o pérdida de datos, etc. PROFIsafe se enfrenta a ellas con cuatro tipos de medidas:

• Numeración consecutiva de los datos de PROFIsafe

• Vigilancia de tiempo

• Vigilancia de autenticidad mediante contraseñas

• Seguridad por CRC (comprobación de redundancia cíclica) optimizada

Las soluciones existentes se pueden ampliar sin tener que

modificar el cableado

Aplicación

PROFINET en SIMATIC

PROFINET se aplica en SIMATIC del siguiente modo:

● La comunicación entre los aparatos de campo se realiza en SIMATIC mediante

PROFINET IO.

● La técnica de instalación y los componentes de red están disponibles como productos

SIMATIC NET.

● Para la asistencia técnica a distancia y el diagnóstico de redes se utilizan protocolos y procedimientos de los estándares Ethernet (p. ej. SNMP = Simple Network Management Protocol para parametrización y diagnóstico de redes).

Software de Monitoreo

STEP 7

La herramienta de ingeniería STEP 7 permite configurar y parametrizar soluciones de automatización. STEP 7 ofrece la misma vista de aplicación en todos los sistemas de bus.

Conclusión

Como estamos interconectados en un mundo globalizado, Internet es parte componente de las industrias y empresas, y Profinet está inmerso dentro de este universo. Se han tomado las medidas en cuanto a Seguridad más estrictos que hoy se conocen. Profinet ha tomado los estándares en cuanto a los sistemas de seguridad de redes incorporando toda la tecnología que más ha logrado satisfacción en cuanto a performance y resultados han comprobado que realmente son las mejores y que funcionan. Entonces, seguridad es un punto que se ha tenido en cuenta, está necesidad fue cubierta, especialmente a los requerimientos de industrias de automatización en el área de industrias de automóviles, que ha demandado la seguridad tanto empresarial como industrial.

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