PROFINET protokol arxitekturasının hərtərəfli təhlili, iş prinsipi, üstünlükləri və çatışmazlıqları

PROFINET sənaye avtomatlaşdırma sistemləri tərəfindən istifadə edilən rabitə protokoludur. Bu, sənaye idarəetmə sistemləri və sensorlar, aktuatorlar və digər nəzarətçilər kimi cihazlar arasında əlaqə yaratmağa imkan verən Ethernet əsaslı protokoldur. PROFIBUS International tərəfindən hazırlanmış PROFINET istehsal və sənaye avtomatlaşdırmasında geniş istifadə olunan protokoldur. Hazırda PROFINET sənaye avtomatlaşdırılması sahəsində əsas kommunikasiya protokollarından birinə çevrilib və müxtəlif sənaye avtomatlaşdırma avadanlığı və sistemlərində geniş istifadə olunur. Statistikaya görə, 2019-cu ilə olan məlumata görə, dünyada 250.000-dən çox PROFINET IO qovşağı və 5 milyondan çox PROFINET IO cihazı istifadə olunur. PROFINET həmçinin istehsal, avtomobil sənayesi, qida və içki sənayesi, enerji və suyun təmizlənməsi sənayesi və s. kimi müxtəlif sənaye sahələrində getdikcə daha çox istifadə olunur.

PROFINET arxitekturası

PROFINET laylı arxitekturanı, o cümlədən fiziki qat, məlumat bağlantısı səviyyəsi, şəbəkə qatı və tətbiq səviyyəsini qəbul edir. PROFINET-in fiziki təbəqəsi çoxsaylı ötürmə sürətlərini və məsafələri dəstəkləmək üçün standart Ethernet kabellərindən və birləşdiricilərindən istifadə edir. PROFINET-in məlumat bağlantısı təbəqəsi real vaxt rejimində məlumat ötürülməsini və şəbəkənin idarə edilməsini dəstəkləyən PROFINET IO protokolunu qəbul edir. PROFINET şəbəkə səviyyəsi TCP/IP protokolunu qəbul edir və müxtəlif şəbəkə topologiyalarını və marşrutlaşdırma strategiyalarını dəstəkləyir. PROFINET-in tətbiqi təbəqəsi müxtəlif cihazlar və kontrollerlər arasında rabitə və əməkdaşlığı dəstəkləmək üçün PROFINET protokolunu qəbul edir.

PROFINET necə işləyir

Cihaz bağlantısı və avtomatik identifikasiya: PROFINET şəbəkəsindəki cihazlar Ethernet fiziki təbəqəsi vasitəsilə birləşdirilir və avtomatik identifikasiya və avtomatik konfiqurasiya funksiyalarını dəstəkləyir. Cihaz PROFINET şəbəkəsinə qoşulduqda, PROFINET nəzarətçisi avtomatik olaraq yeni cihazın tipini, ünvanını, atributlarını və digər məlumatlarını müəyyən edə, onun üçün IP ünvanını, MAC ünvanını, şəbəkə parametrlərini və s.-ni avtomatik konfiqurasiya edə bilər.

Rabitə protokolu və məlumatların ötürülməsi: PROFINET rabitə protokolu Ethernet texnologiyasına əsaslanır, TCP/IP protokol yığınını qəbul edir və bu əsasda optimallaşdırır və genişləndirir. PROFINET rabitə protokolu müxtəlif məlumat növlərinin ötürülməsini dəstəkləyir, məsələn, qeyri-real vaxt məlumatları, real vaxt məlumatları, nəzarət məlumatları və nasazlıq diaqnozu məlumatları. PROFINET şəbəkəsində məlumatların ötürülməsi üç yolla həyata keçirilə bilər: IO məlumat kommunikasiyası, TCP/IP məlumat kommunikasiyası və real vaxt məlumat rabitəsi.

Real vaxt rabitə mexanizmi: PROFINET yüksək sürətli, etibarlı və dəqiq real vaxt məlumat ötürülməsini həyata keçirə bilən real vaxt rejimində rabitə mexanizmini qəbul edir. PROFINET iki real vaxt rabitə mexanizmini dəstəkləyir, yəni PROFINET RT və PROFINET IRT. PROFINET RT aşağı gecikmə, yüksək sürətli real vaxt məlumat ötürülməsi üçün uyğundur, məsələn, hərəkətə nəzarət proqramları; PROFINET IRT yüksək dəqiqlikli nəzarət və monitorinq proqramları üçün uyğundur, məsələn, temperatur nəzarəti, axın nəzarəti və s. Real vaxt rejimində rabitə mexanizmi PROFINET IO cihazları və PROFINET I/O nəzarətçiləri arasında dövri əlaqə vasitəsilə həyata keçirilə bilər.

Şəbəkə topologiyası və ehtiyat mexanizmi: PROFINET şəbəkəsi ulduz, şin, halqa, ağac və s. kimi çoxsaylı topologiyaları dəstəkləyir. Müxtəlif topologiyalar müxtəlif proqram tələblərinə və şəbəkə performans tələblərinə cavab verə bilər. Eyni zamanda, PROFINET şəbəkənin etibarlılığını və sabitliyini artıra bilən ehtiyat mexanizmlərini də dəstəkləyir, məsələn, cihaz ehtiyatı, yol ehtiyatı və port ehtiyatı.

Sənaye avtomatlaşdırma rabitə protokolu olaraq PROFINET aşağıdakı üstünlüklərə və çatışmazlıqlara malikdir:

üstünlük:

Effektivlik: PROFINET Ethernet texnologiyasına əsaslanır və bu əsasda optimallaşdırılıb və genişləndirilib, ona görə də yüksək effektivliyə malikdir. O, yüksək sürətli, etibarlı və dəqiq real vaxt rejimində məlumat ötürülməsini və şəbəkə rabitəsini dəstəkləyir və sənaye avtomatlaşdırılması sahəsində real vaxt və qeyri-real rabitə tələblərinə cavab verə bilər.

Çeviklik: PROFINET müxtəlif proqram tələblərinə və şəbəkə performans tələblərinə uyğun olaraq çevik şəkildə seçilə bilən ulduz, avtobus, halqa, ağac və s. daxil olmaqla müxtəlif şəbəkə topologiyalarını dəstəkləyir. Eyni zamanda, PROFINET şəbəkənin etibarlılığını və dayanıqlığını yaxşılaşdırmaq üçün cihaz ehtiyatı, yol ehtiyatı, port ehtiyatı və s. kimi çoxsaylı ehtiyat mexanizmlərini də dəstəkləyir.

Ölçeklenebilirlik: PROFINET, sensorlar, aktuatorlar, robotlar, avtomatlaşdırma sistemləri və s. kimi bir çox müxtəlif cihaz və proqramları dəstəkləyə bilən genişlənə bilən rabitə protokoludur. Eyni zamanda, o, həmçinin qeyri-real məlumat, real vaxt da daxil olmaqla müxtəlif müxtəlif məlumat növləri və protokollarını dəstəkləyə bilər.məlumatlar, nəzarət məlumatları və nasazlıq diaqnozu məlumatları.

İnteqrasiya etmək asandır: PROFINET şəbəkəsindəki cihazlar avtomatik identifikasiya və avtomatik konfiqurasiya funksiyaları vasitəsilə tez bir zamanda inteqrasiya oluna və konfiqurasiya edilə bilər ki, bu da cihazın quraşdırılması və sazlanmasının çətinliyini azaldır, istehsal səmərəliliyini və iş səmərəliliyini artırır.

çatışmazlıq:

Mürəkkəblik: Təkmil rabitə protokolu kimi PROFINET digər sadə protokollarla müqayisədə daha yüksək öyrənmə və həyata keçirmə xərclərinə malikdir. Bundan əlavə, PROFINET şəbəkələrinin konfiqurasiyası və texniki xidməti də yüksək bacarıq və təcrübə tələb edir və dəstək və idarəetmə üçün peşəkar mühəndis və texniki işçilər tələb olunur.

Qiymət: PROFINET şəbəkəsi PROFINET kontrollerləri, PROFINET IO cihazları, şəbəkə açarları və s. daxil olmaqla yüksək aparat və proqram təminatı xərcləri tələb edir. Eyni zamanda, PROFINET cihazları və proqramları da autentifikasiya edilməli və avtorizasiya edilməli və müvafiq ödənişlər ödənilməlidir.

Təhlükəsizlik: PROFINET şəbəkə rabitəsinin təhlükəsizliyi xüsusi konfiqurasiya və idarəetmə, o cümlədən firewall, məlumatların şifrələnməsi, autentifikasiyası və s. tələb edir. Təhlükəsizlik tədbirləri görülməzsə, PROFINET şəbəkələri təhlükəsizlik təhdidləri və hücumları ilə üzləşə bilər.

Ümumiləşdirsək, PROFINET protokolu yüksək performans, yüksək etibarlılıq, qarşılıqlı fəaliyyət və vizuallaşdırma kimi üstünlüklərə malikdir, lakin onun konfiqurasiya və texniki xidmətin mürəkkəbliyi, xüsusi avadanlıq ehtiyacı, təhlükəsizlik məsələləri və yerləşdirmə məhdudiyyətləri kimi çatışmazlıqları da var. PROFINET protokolundan istifadə edərkən onun üstünlüklərini və mənfi cəhətlərini hərtərəfli nəzərdən keçirmək, uyğun tətbiq ssenarisini və aktual ehtiyacları seçmək lazımdır.

Gələcəkdə PROFINET-in inkişaf istiqaməti əsasən aşağıdakı aspektləri əhatə edir:

Sənaye 4.0 ehtiyaclarına uyğunlaşma: Sənaye 4.0-ın sürətli inkişafı ilə PROFINET cihazlar arasında qarşılıqlı əlaqəyə və məlumatların paylaşılmasına getdikcə daha çox diqqət yetirəcək və daha çevik, səmərəli və ağıllı həll təmin edərək, qarşılıqlı fəaliyyət və çox yönlüliyə daha çox diqqət yetirəcək.

Təhlükəsizliyi gücləndirin: Sənaye avtomatlaşdırmasının davamlı inkişafı ilə şəbəkə təhlükəsizliyi təhdidləri və hücumları getdikcə daha çox yayılır. PROFINET şəbəkə rabitəsinin təhlükəsizliyinə daha çox diqqət yetirəcək və daha əhatəli təhlükəsizlik tədbirləri həyata keçirəcək.

Real vaxt rejimində performansın və performansın yaxşılaşdırılması: PROFINET sənaye avtomatlaşdırma avadanlığı və sistemlərinin real vaxt və performans tələblərinə cavab vermək üçün daha yüksək məlumat ötürmə sürətləri və daha az gecikmə təmin edərək, real vaxt performansını və performansını təkmilləşdirməyə davam edəcək.

İntellekt və vizuallaşdırmanı gücləndirin: PROFINET intellekt və vizuallaşdırma funksiyalarını daha da təkmilləşdirəcək, daha zəngin monitorinq, diaqnostika və proqnozlaşdırma funksiyalarını təmin edəcək, avadanlıq və sistemlərin ağıllı idarə edilməsini və texniki xidmətini həyata keçirəcək.

Tətbiq dairəsini genişləndirin: PROFINET tibb, aerokosmik, robot texnikası və s. kimi daha çox sənaye və sahələri əhatə etməklə tətbiq dairəsini daha da genişləndirəcək.

Bir sözlə, qabaqcıl sənaye avtomatlaşdırılması rabitə protokolu kimi PROFINET gələcəkdə də mühüm rol oynamağa davam edəcək və sənaye avtomatlaşdırılması sahəsində davamlı innovasiya və inkişafı təşviq edəcəkdir.