PROFINET, al detalle.

1. Profinet
http://profesorpaul.blogspot.com
Ing. Paul Gálvez F.
paul.galvez@usm.cl
Estructura Profinet al detalle, by P.G.F.

2. Robustez frente a:
 Humedad, condensaciones,
 Temperaturas extremas, vibraciones.
 Interferencias electromagnética.
Fiabilidad
 Redundancia de anillo rápida (< 200ms)
IWLAN con reserva de ancho de banda,
rapid roaming.
 Equipos modulares con sustitución en 9
caliente.
Diseño según requisitos del mundo
industrial
 Integración total (diagnosis de red
integrada en PLC, HMI).
 Elevado diagnóstico, facilidad de
mantenimiento.
 Sustitución de equipos por no expertos
(memorias extraíbles).
 Sistemas de cableado industrial rápido
e inmune a ruidos.
COMPONENTES ACTIVOS
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3. ROBUSTEZ / ESTABILIDAD
Uso fiable en entornos severos
 No se producen reflexiones en cables ni
problemas de cableado (por ejemplo,
ausencia de resistencia terminal) con
PROFINET.
 Los problemas de conexión solo
afectan a dos puntos de un enlace y no
a la línea entera fácil localización del
fallo.
 También es posible el uso sin problemas
de PROFINET en áreas sometidas a
interferencias electromagnéticas.
Tecnologías robustas para PROFINET
 El uso de Ethernet conmutada siempre
permite una conexión punto a punto.
 El uso de cables apantallados y cables
de FO garantizan la inmunidad frente a
influencias electromagnéticas.
 La auto-negociación y el auto-crossing
reducen los errores potenciales durante la
puesta en marcha y el mantenimiento.
El uso de cables de FO garantiza una operación
libre de interferencias incluso en áreas sujetas a
fuertes interferencias electromagnéticas.
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4. ¿Por qué no se ha utilizado Ethernet antes?
 Para las aplicaciones RTC2, donde es necesario asegurar un tiempo
máximo de latencia, es decir, un tiempo máximo de ciclo.
 La técnica CSMA/CD de Ethernet (detección de choques en el medio
compartido) es por si misma una técnica no determinística. Además el
cálculo de choques en el cable solo se puede realizar de forma
probabilística, por lo que era imposible determinar una latencia máxima.
 Con la aparición de los switches, desapareció el problema de las
colisiones, pero a su vez añadía el problema de “buffering”.
 Los paquetes son encolados en una FIFO, dependemos del
trafico para saber cuanto tiempo estará nuestro paquete en el
switch. Solo podemos calcular el tráfico de forma probabilística.
 Para resolver este problema, se necesita priorizar ciertos paquetes
dentro de estas colas FIFO.
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5. PRIORIDAD EN EL CABLE
Gracias a los estándares IEEE802.1Q y IEEE802.1D, es posible marcar como prioritarios ciertos
paquetes layer2 dentro de una red Ethernet.
Los dispositivos que cumplen este estándar utilizan diferentes colas para el tráfico, según su prioridad.
Se especifican 8 niveles de prioridad, del 0 (menos prioritario) al 7 (más prioritario).
El tráfico PROFINET recibe distintas prioridades en función de su aplicación:
PROFINET – RT mensajes cíclicos tiene prioridad 6.
PROFINET – RT mensajes a cíclicos tiene prioridad 7.
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6. DIAGNÓSTICO DE RED ABIERTO
El switch transmite el diagnóstico
PROFINET de los dispositivos de
periferia.
El switch informa al controlador de periferia de las
perturbaciones de la red como diagnóstico PROFINET (1).
Configuración del Switch como dispositivo de periferia en
el SW de ingeniería (GSDML).
Canal adicional SNMP para información estándar (2).
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7. REEMPLAZO RÁPIDO DE DISPOSITIVOS
Fácil y rápido reemplazo de Dispositivos.
 Durante el servicio y mantenimiento, no
son necesarios personal ni
herramientas especializadas para el
reemplazo de dispositivos.
 Reducción de tiempo de inactividad
porque basta con localizar un nuevo
Controlador dispositivo en almacén para
poner la maquina o la planta de nuevo en
Marcha.
Reemplazo de dispositivo sin usar PG.
 El intercambio de dispositivos con
PROFINET basado en la topología
conocida también se realiza sin necesidad
de tarjetas de memoria.
 LLDP (Link Layer Discovery Protocol) y
DCP (Discovery and Configuration
Protocol)
Reconfiguración automática del nuevo
dispositivo sin ingeniería ni tarjeta de memoria.
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8. ALTA VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN
Rendimiento y alta velocidad de Transmisión.
 Usando Ethernet, PROFINET alcanza una
velocidad de transmisión significativamente
alta respecto a los buses de campo
Anteriores.
 Debido al ancho de banda más grande,
aplicaciones intensivas en datos se
pueden usar paralelamente sin que ello
afecte a la transmisión de datos de
periferia.
Uso de la tecnología de switch Ethernet.
 Usando 100 Mbit/s Ethernet, PROFINET
alcanza una velocidad de transmisión
significativamente alta (p.ej. Comparado con
PROFIBUS DP).
 100 Mbit/s es una prestación suficientemente
alta para el nivel de campo.
Alta velocidad de transmisión mediante
switches Ethernet y modo full duplex.
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9. TOPOLOGÍAS FLEXIBLES
Topología basada en el diseño de la máquina.
 Menor coste de cableado y puesta en
marcha más sencilla.
 Topología lineal 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.
Gracias a la libertad de selección de la
topología, PROFINET permite un adaptación
flexible del cableado a la máquina o a la planta.
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10. Alto rendimiento con redundancia de medio.
 Incremento de la disponibilidad de la
planta y la maquina.
 La redundancia de medio está integrada en
PROFINET y puede ser fácilmente utilizada
sin costes Adicionales.
Redundancia integrada en Profinet.
 La redundancia se puede implementar con
ayuda de switches externos y mediante las
interfases integradas de PROFINET.
 El fallo de dispositivos en las topología de
anillo no tienen efecto en la disponibilidad de
la planta.
 El mantenimiento se agiliza incluso ante un
fallo en la red.
REDUNDANCIA DE MEDIO
Alta disponibilidad de la planta gracias a la
redundancia.
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11. MRP - PROTOCOLO DE REDUNDANCIA DE MEDIO
 IEC 61158-5-10
 Issue 1.0 2007-12
 Basado en topología de anillo.
 Max. 50 nodos en el anillo.
 Controlador PROFINET IO.
 Dispositivos PROFINET IO.
 Componentes de la infraestructura de
red (switches IE).
 Configuración y diagnostico desde
herramienta de ingeniería o página web de
los equipos.
 Tiempo de reconfiguración 200 ms.
 Uno de los dispositivos toma
automáticamente el papel de gestor del
anillo.
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