آشنایی با پروتکل‌های PROFINET

PROFINET به عنوان یکی از استانداردهای کلیدی در ارتباطات صنعتی مبتنی بر اترنت، زیرساخت قدرتمندی برای دیجیتالی شدن تجهیزات صنعتی و اتصال بین فناوری اطلاعات (IT) و فناوری عملیاتی (OT) فراهم می‌کند. این شبکه از پروتکل‌های ارتباطی متنوعی پشتیبانی می‌کند که برای کاربردهای مختلف طراحی شده‌اند. شناخت این پروتکل‌ها برای طراحی و اجرای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، امری ضروری است.

انواع پروتکل‌های PROFINET در شبکه‌های صنعتی

PROFINET سه سطح مختلف از ارتباط را برای انتقال داده در شبکه صنعتی فراهم می‌کند:

• پروتکل NR (Non-Real Time)

• پروتکل RT (Real Time)

• پروتکل IRT (Isochronous Real Time)

بررسی پروتکل NR در ساختار ارتباطی PROFINET

پروتکل NR یا Non-Real Time، ساده‌ترین نوع ارتباط در PROFINET است که برای کاربردهایی استفاده می‌شود که حساسیت زمانی در آن‌ها اهمیت ندارد. این نوع ارتباط به صورت غیربرنامه‌ریزی‌شده انجام می‌شود و بیشتر برای دانلود برنامه، ارتباط PG/OP و تبادل داده‌های غیر بحرانی مناسب است.

ویژگی‌ها و کاربردهای پروتکل NR در شبکه PROFINET

پروتکل NR در انتقال فایل‌ها، ارتباط با HMI، و دریافت پارامترهای سیستمی کاربرد دارد. تاخیرهای زمانی در این نوع ارتباط قابل تحمل بوده و معمولاً بالای 100 میلی‌ثانیه هستند.

بررسی پروتکل RT از مجموعه پروتکل‌های PROFINET

پروتکل RT یک گام بالاتر از NR محسوب می‌شود و امکان تبادل داده‌ها با زمان پاسخ سریع‌تر (بین 1 تا 10 میلی‌ثانیه) را فراهم می‌کند. این پروتکل برای بسیاری از کاربردهای کنترلی در سطح کارخانه مناسب است.

کاربردهای صنعتی RT در بستر شبکه PROFINET

پروتکل RT در کنترل درایوهای سرعت متغیر (VFD)، تبادل داده‌های فرآیندی، و تجهیزات IO به‌طور گسترده استفاده می‌شود. زیمنس معمولاً از RT به عنوان استاندارد ارتباطی پیش‌فرض یاد می‌کند.

تأثیر سنکرون نبودن RT بر عملکرد پروتکل‌های PROFINET

از آنجا که RT سنکرون نیست، زمان تأخیر می‌تواند متغیر باشد و این موضوع باعث می‌شود برای کاربردهایی که به زمان‌بندی دقیق نیاز دارند، مانند همگام‌سازی محورهای حرکتی، مناسب نباشد.

معرفی پروتکل IRT در ارتباطات دقیق PROFINET

پروتکل IRT برای کاربردهای بسیار حساس به زمان طراحی شده است. در این حالت، تأخیر در انتقال داده کاملاً قابل پیش‌بینی و پایدار است. این ویژگی، IRT را برای پروژه‌های پیشرفته موشن کنترل ایده‌آل می‌سازد.

نقش IRT در هماهنگی سرووها در شبکه PROFINET

IRT امکان سنکرون‌سازی بسیار دقیق بین چند محور را فراهم می‌کند. مثلاً اگر دو سروو موتور نیاز به هماهنگی در حد میکروثانیه داشته باشند، IRT دقیق‌ترین گزینه است.

مزایای زمان‌بندی دقیق در پروتکل‌های PROFINET

در IRT، تأخیر انتقال داده‌ها در محدوده 250 میکروثانیه تا 1 میلی‌ثانیه باقی می‌ماند. این ثبات باعث عملکرد پیش‌بینی‌پذیر در حلقه‌های کنترلی می‌شود.

سخت‌افزار مناسب برای اجرای پروتکل‌های PROFINET پیشرفته

برای استفاده از IRT، به سخت‌افزاری نیاز دارید که از این قابلیت پشتیبانی کند. PLCهای S7-1500، سری G2 از S7-1200، و سیستم‌های ET200SP از IRT پشتیبانی کامل دارند.

قابلیت‌های تکمیلی در ساختار شبکه PROFINET

مدیریت مصرف انرژی با قابلیت PROFIenergy در PROFINET

با استفاده از PROFIenergy می‌توان در زمان‌های غیرضروری برخی تجهیزات را به‌صورت خودکار خاموش کرد.

شروع سریع تجهیزات در شبکه PROFINET با Prioritized Startup

در صورت ریست شدن سیستم، برخی دستگاه‌ها می‌توانند زودتر از سایر تجهیزات فعال شوند، که این ویژگی برای کاهش زمان Downtime حیاتی است.

اهمیت درک کامل پروتکل‌های PROFINET برای مهندسان اتوماسیون

شناخت تفاوت‌های NR، RT و IRT و توانایی پیاده‌سازی هرکدام بر اساس نیاز پروژه، یک مهارت حرفه‌ای برای مهندسین اتوماسیون به‌شمار می‌رود.

جمع‌بندی نهایی درباره انتخاب پروتکل‌های PROFINET

انتخاب درست بین پروتکل‌های PROFINET تأثیر مستقیمی در سرعت، دقت، و پایداری سیستم کنترلی شما دارد. تسلط بر مفاهیم تئوری و عملی آن‌ها، به‌ویژه در پیاده‌سازی روی PLCهای زیمنس، یک مزیت رقابتی مهم برای هر متخصص اتوماسیون محسوب می‌شود