VOLKSWAGEN DE MEXICO
Volkswagen Instituto
David Salazar Flores
N.C. 828803 Especialidad: Mecatrónica 5
INFORME: "Red Industrial Profinet"
Generación 2013-B Instructor: Carlos Ramírez Figueroa
Fecha: Lunes 26 de Octubre de 2015
Red Industrial Profinet
INDICE:
Introducción:
- INTRODUCCION
- OBJETIVO
- DESARROLLO
- Historia
- Jerarquías de Uso
- A nivel de campo
- A nivel de celda
- A nivel de actuadores / sensores
- Dispositivos Usados
- Tipos de Perfiles
- PROFI drive (control de movimiento)
- PROFI safe (control de seguridad)
- PROFI energy (control de energía)
- Participantes
- Tipos de Comunicación o Estándares
- Profinet NRT TCP/IP (Transmisión acíclica sin prioridad de tiempo)
- Profinet RT (Transmisión de datos cíclica con prioridad de tiempo)
- Profinet IRT (Transmisión de datos isócrana en tiempo real)
- Estaciones
- Estaciones activas (maestras)
- Estaciones complejas (PLC, PC)
- Estaciones sencillas
- Topologías
- Velocidades
- Distancias
- Conclusión
- RESUMEN
- MAPA MENTAL
- BIBLIOGRAFIA
Introducción:
Las tecnologías de información han tenido un papel muy importante en el desarrollo de la automatización; cambiando jerarquías y estructuras en el ambiente de la oficina, y llegando ahora a los sectores del entorno industrial, de las industrias de proceso y manufactura, hasta los edificios y sistemas lógicos.
La capacidad de comunicación entre instrumentos y el uso de mecanismos estandarizados, abierto y transparentes; son componentes indispensables para la modernización.
En la presente información, se presenta la Red de Profinet como el vínculo central del flujo de informaciones en la automatización.
El objetivo de este informe, es presentar de manera generalizada pero breve y concisa de lo que abarca la Red de Profinet, haciendo énfasis en los detalles que la caracterizan en un sector industrial con otras Redes Industriales.
Historia:
Fue un proyecto desarrollado y basado en los estándares de TI; para ofrecer un mejor funcionalidad de TCP/IP completa, para la transferencia de datos en toda la empresa y a todos los niveles de campo.
Profinet es un estándar de red de campo, abierto e independiente de proveedores; donde la interfaz de ellos permite amplia ampliación de procesos, fabricación y automatización predial. Se basa en el estándar Ethernet según IEEE 802.xx.
En 2004 pasó a formar parte de las normas IEC 61158 e IEC 61784; dando mejor eficiencia en los procesos de manufactura automatizada; utilizando la conexión Ethernet .
Existen varios niveles a lo que Profinet trabaja; los cuales son los siguientes:
- A nivel de campo, la periferia descentralizada con módulos con E/S, transductores, impulsores (drives), válvulas y paneles de operación, trabajan en sistemas de automatización a través de un eficaz sistema de comunicación en tiempo real, llamado Profinet IO . La transmisión de datos del proceso a efectuarse de manera cíclica, con parámetros y diagnósticos se transmiten sólo cuando sea necesario; de manera acíclica.
- A nivel de celda, los controladores programables, como lo son los PLC´s y las PC´s, se comunican entre ellos, necesitando que grandes paquetes de datos sean transferidos en inumeradas y potentes funciones de comunicación. Además, la integración con los sistemas corporativos de comunicación existentes con la Intranet y Ethernet; son absolutamente obligatorios. Esta necesidad es llenada por los Protocolos Profinet TCP/IP, RT y IRT.
- A nivel de actuadores / sensores, en el sistema de comunicación de datos, las señales binarias de datos se transmiten a través de conectores muy simples y baratos, pero la alimentación de energía de los módulos en por medio de alimentación de 24 vdc; vigilada por las Power Moduls; la necesaria para alimentar estos mismos sensores y actuadores. Otra característica importante es que los datos se transmiten cíclicamente, de manera muy eficiente y rápida.
Dispositivos usados:
Los dispositivos de Profinet tienen una instalación y configuración muy fácil de Plug & Play BIOS; utilizando como medio de transmisión diferentes tipos de cables. Algunos de los componentes que se pueden usar en una red Profinet son los siguientes:
- Power Moduls.
- Módulos de Buses.
- Paquetes de Software.
- Routers, Switch, Hubs.
- Sensors Plates.
- Cables Ethernet.
- Módulos de entradas y salidas.
El sensor plate, es un dispositivo que suministra energía a los sensores y recibe de ellas, las señales producidas; enviando estas al PLC por medio de la Red para su procesamiento.
Tipos de Perfiles:
Los perfiles son configuraciones predefinidas de las funciones y características de Profinet para usos específicos; que son definidos por los grupos de trabajo de IP y publicados por PI. Estos son importantes para la apertura, la interoperabilidad y la intercambiabilidad; para que el usuario este seguro de que equipos similares de diferentes fabricantes, realizan de de una manera estandarizada. Algunos de los perfiles, son los siguientes:
- PROFI drive (control de movimiento) Es un sistema controlador principal que se encarga de controlar la decodificación de dispositivos de movimiento.
- PROFISAFE (seguridad funcional) Es un sistema controlador principal que se encarga de controlar la decodificación de las seguridades de procesos y de vigilarlas todo el tiempo.
- PROFINET energy (control de energía) Que incluye los servicios de monitoreo en tiempo real de la demanda de energía. Esta fue solicitada en 2009 por el grupo AIDA de los fabricantes de automóviles alemanes (Audi, BMW, Mercedez-Benz, Porsche y VW), que deseaban tener una forma mas estandarizada de gestión activa de uso de energía.
En una red Profinet se puede tener un máximo de participantes de 255; esto debido a la máscara de subred que es limitada, pero con un mismo rango de red, y si se requieren mas, se combinan diferentes direcciones IP con diferente rango de Red utilizando un Routers en la Red de oficina o acopladores de Red; pues sin ellos no se lograría la comunicación. .
Tipos de Comunicación o Estándares:En Profibus existen varios tipos de comunicación o estándares; los cuales son los siguientes:
- Profinet TCP/IP NRT (Trasmision acíclica sin prioridad de tiempo). Es Profinet para CBA y la puesta en marcha de una planta con tiempos de reacción de un intervalo de 100ms. Cada módulo dentro de una red Profinet tiene tres direcciones:
- Dirección Mac
- Dirección IP
- Nombre del dispositivo lógico para el módulo.
Debido a que Profinet utiliza TCP/IP se utiliza una Mac y la dirección IP. Una dirección Mac cambia si se sustituye el dispositivo.Una IP es una forma de direccionamiento dinámico. Debido a que había una necesidad de una dirección fija; se utiliza un nombre de dispositivo. para la asignación de la dirección IP, máscara de subred y puerta de enlace predeterminada dos métodos se definen:
- DCP Descubrimiento y Protocolo de Configuración:
- DHCP Dynamic Host Configuration Protocol.
- Profinet RT (Transmisión cíclica con prioridad de tiempo). Dentro de Profinet, los datos de procesos y alarmas siempre se transmiten en tiempo real (RT). En tiempo real Profinet se basa en las definiciones de IEEE e IEC, que permiten un tiempo limitado para la ejecución de servicios en tiempo real dentro de un ciclo de Bus. La comunicación RT representa la base para el intercambio de datos para Profinet IO. Datos en tiempo real se tratan con una prioridad mas alta que TCP (UDP) de datos / IP. RT proporciona la base para la comunicación en tiempo real en el área de Periferia Descentralizada y para el modelo de componentes Profinet. Este tipo de intercambio de datos, permite tiempos de ciclo de Bus en el intervalo de unos pocos cientos de micro segundos.
- Profinet IRT (Transmisión de datos isócrana en tiempo real). Los dispositivos con funcionalidad IRT tienen puertos de conmutación integrados en el dispositivo de campo. Pueden basarse en los controladores Ethernet ERTEC 400/200. Los ciclos de intercambio de son por lo general en el rango de unos pocos cientos de micro segundos hasta unos pocos mili segundos. La diferencia con la conmutación en tiempo real es esencialmente el alto grado de determinismo; de modo que el inicio de un ciclo de Bus de mantiene con alta precisión. El inicio de un ciclo de Bus puede desviarse hasta 1 micro segundo (jitter). IRT se requiere, por ejemplo, para las aplicaciones de control de movimiento (procesos de control de posicionamiento).
En esta red existen diferentes tipos de estaciones; las cuales son las siguientes:
- Estaciones Activas (maestros): Envían información por iniciativa propia y solicitan datos de otras estaciones.
- Estaciones Complejas (PLC, PC): Estaciones pasivas (esclavos) y sólo comunica si una estación activa lo autoriza.
- Estaciones Sencillas: (sensores, actuadores, etc.). Algunas se pueden configurar como activas o pasivas.
Topologías:
En Profibus pueden conectarse los diferentes dispositivos en distintas topologías, las cuales son Bus, Arbol, Estrella, Anillo, Anillo redundante y conexiones de tipo bidireccional (multicast o broadcast).
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| Topología de Arbol |
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| Topología de Bus
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Velocidades:
En una red Profinet puede haber diferentes velocidades de transmisión de datos ; dependiendo del tipo o modo de comunicación que se utilice, pero regularmente es de 12 MB/s.
Distancias:
Las distancias generalmente son de 25 metros y no más; pues por el tipo de cable. Si se requiere mas distancia se puede utilizar un Switch como ayuda o algún repetidor, ya que si estos, las señales no son capaces de llegar.
Conclusión:
Según las características de la aplicación en el costo máximo, la combinación gradual de distintos sistemas de comunicación gradual de distintos sistemas de comunicación, tal como: Ethernet y Profinet,, brinda las condiciones ideales de redes abiertas a procesos industriales. La comunicación se amplía muy rápido en el sentido horizontal, en los niveles inferiores y aún en el sentido vertical, integrando los niveles jerárquicos de un sistema. La revolución de la comunicación industrial en la tecnología de la automatización, demuestra mucho potencial en la optimización de sistemas de proceso y hace una gran contribución a la mejoría del uso de los recursos, esperando así, el desarrollo y la invención de nuevas redes para mejorar aun mas los procesos en el sector industrial.
Con el desarrollo de nuevas tecnologías de control de redes, Profinet es una red de altas prestaciones y eficacia. Las tecnologías de información han tenido un papel muy importante en el desarrollo de la automatización; cambiando jerarquías y estructuras en el ambiente de la oficina, y llegando ahora a los sectores del entorno industrial, de las industrias de proceso y manufactura, hasta los edificios y sistemas lógicos. Estándar Internacional Profinet según en IEEE.802.xx.
Existen varios niveles a lo que Profinet trabaja; los cuales son los siguientes:
- A nivel de actuadores / sensores, los datos se transmiten cíclicamente, de manera muy eficiente y rápida.
- A nivel de campo, La transmisión de datos del proceso se transmiten sólo cuando sea necesario; de manera acíclica.
- A nivel de celda, los controladores programables, como lo son los PLC´s y las PC´s, se comunican entre ellos, necesitando que grandes paquetes de datos sean transferidos.
En Profinet existen varios tipos de comunicación o estándares; los cuales son los siguientes:
En esta red existen diferentes tipos de estaciones; las cuales son las siguientes:
- Estaciones Activas (maestros): Envían información por iniciativa propia y solicitan datos de otras estaciones.
- Estaciones Complejas (PLC, PC): Estaciones pasivas (esclavos) y sólo comunica si una estación activa lo autoriza.
- Estaciones Sencillas: (sensores, actuadores, etc.). Algunas se pueden configurar como activas o pasivas.
En una red Profinet puede haber diferentes velocidades de transmisión de datos ; dependiendo del tipo o modo de comunicación que se utilice, pero regularmente es de 12 MB/s..
Mapa Mental:
Bibliografía:
http://w3.siemens.com/mcms/automation/es/industrial-communications/profinet/pages/default.aspx
https://en.wikipedia.org/wiki/PROFINET&prev=search
http://isa.uniovi.es/docencia/ra_marina/cuatrim2/Temas/11%20-%20PROFInet.pdf
http://www.etitudela.com/entrenadorcomunicaciones/downloads/profinetguiarapida.pdf
http://www.profibus.com/pi-organization/regional-pi-associations/spain/tecnologia/profisafe/
http://www.logicelectronic.com/BECKHOFF/Que%20es%20un%20PAC.htm
http://www.profibus.com/pi-organization/regional-pi-associations/spain/tecnologia/profinet/
http://tv.uvigo.es/uploads/material/Video/1582/Ponencia_SIEMENS_ComInd.pdf
