Profibus ve Profinet ile karşılaştırmak: Otomasyonunuzun İhtiyacınız Olan Hangi Protokoller?

Endüstri Otomasyonunda Profibus ve Profinet'e Giriş

Endüstriyel otomasyon ağları, modern üretim ve süreç kontrolünin arka kemiği oluşturur, makineleri, sensörler, eylemciler ve kontrolleri gerçek zamanlı olarak verileri güvenilir bir şekilde değiştirmek için kontrol eder.Birçok sahabus ve endüstriyel Ethernet protokolleri arasında, Profibus ve Profinet dünya çapında en yaygın kullanılan iki çözüm olarak öne çıkıyordu.

Profibus, 1980'lerin sonlarında ortaya çıkan olgun bir seri sahabus, sayısız fabrikada değerini, rafinerileri ve su arıtma tesislerini kanıtlamıştır. Profinet, 2000'lerin başlarında başlatılan modern bir Endüstriyel Ethernet protokolü, yüksek hız, esneklik ve sorunsuz bir entegrasyon sağlar.

Profibus: The installed Fieldbus Standard

Origins and Development

Profibus (Process Field Bus) 1987 yılında Siemens, Bosch ve Klockner-Moeller dahil olmak üzere Alman şirketlerin bir konsorsiyumu tarafından tasarlandı. Hedef, Avrupa'da ve daha sonra dünya çapında 50 milyondan fazla düğümle bir satıcıya bağlıydı.

Teknik Mimari Teknik Mimari Teknik Mimari Teknik

Profibus, seri iletişim ortamı kullanır - genellikle RS-485, her bir sinyal yansımalarını önlemek için devre dışı bırakmak için bakır kabloyu çarpıttır - veri oranlarında 9.6 kbps'den 12 Mbps'ye kadar çalışır. Ağ topoloji kesinlikle bir otobüs hattına bağlıdır, ancak segment başına 1200 metreye kadar uzanır.

İletişim bir tek usta (tipik olarak bir PLC veya DCS kontrolörü) her bir köle cihazı ile veri paylaşımını (sensorlar, oyuncular, uzaktan I/O) bir determinist döngüde garanti eder. Tüm kölelerin hesaplanabilir bir süre içinde hizmet ettiğini garanti eder.

Profibus Variants

Profibus ailesi içinde iki ana profil var:

• [Üye Olmayanlar İçin Tıklayınız: 0)ProfibusDP- (Demerkezli Periphery): [Dönetici: 1) Yüksek hızlı fabrika otomasyonu için optimize edilmiş, sürücüler, I/O bloklar ve vizyon sistemleri.
• [FONT:0)Profibus-PA (Process Automation): [Dönetici: 0, 1, 2) ve sürekli süreç endüstrileri için tasarlanmıştır. Aynı veri katmanını kullanır, ancak sabit 31.25 kbps'de çalışır, iki kablo üzerinde hem de gücü iletmesine izin verir (Manchester otobüs gücü).

Profibus'un avantajları

• [FONT:0]Field-proven güvenilirlik[Dönetici] yüksek elektromanyetik müdahale, sıcaklık aşırılıkları ve titreşim dahil olmak üzere sert endüstriyel ortamlarda.
• [FONT:0)Deterministic zamanlama[[Dönetici:0) Küçük ağlar için 1 m kadar düşük garantili döngü süreleri ile, senkronize hareket kontrolü için uygun.
• [FONT:0)Extensive yüklü temel[[Dönetici: 1) ve bol uzmanlık; yedek parçalar ve miras sistemleri kolayca kullanılabilir.
• [FONT:0) Düşük bileşen maliyeti[Dönetici Ethernet ile karşılaştırıldığında, özellikle basit I/O cihazlar için.

Profibus Sınırları

• [[Dönemli hız:[Dönemli hız:[Döntilmiş) En fazla 12 Mbps büyük veri hacimleri veya yüksek çözünürlüklü kamera sistemleri için şişenck.
• [FONT:0]Rigid topoloji:[Dönetici:[Dönetici: 8) Sadece otobüs topolojisi; yıldız, ring, or tree yapılandırmaları ek donanım olmadan desteklenmez.
• [FONT:0)Master-slave üst: Token-passing mekanizması ve merkezi usta esnekliği azaltır; ustanın başarısızlığı tüm ağı durdurur.
• [FONT:0) IT ağlarıyla ilgili olarak kullanılabilirlik: Profibus, Ethernet tabanlı kurumsal sistemlere bağlanmak için özel ağ geçidi gerektirir.

Profinet: Geleceğin Endüstriyel Ethernet

Origins and Development

Profinet (Process Field Network) 2001 yılında, gerçek zamanlı performansı ödün vermeden Ethernet'in avantajlarını sunmak için PI tarafından tanıtıldı. Endüstri 4.0 ve Endüstri 4.0 tarafından talep edilen (IEEE 802.3), Profinet yaygın olarak mevcut taksiler (Kat5e/6, fiber optik) ve IP tabanlı iletişimden yararlandı.

Teknik Mimari Teknik Mimari Teknik Mimari Teknik

Profinet, 100 Mbps (Fast Ethernet) tam olarak tasarlanmış iletişim ile çalışır ve Gigabit (1000 Mbps) modern kontroller için desteklenir. Ağ topolojileri son derece esnektir: yıldız, çizgi, ağaç, yüzük ve hatta tüm anahtarlarla cihazlara izin verilir. Wiring standart bir Ethernet ya da kablo kontrolü olabilir (düşük veya engellenmez), M12 kablolar sert ortamlar için veya uzun mesafeler için veya fiber optikler için uzun mesafeler için.

Profinet merkezi bir ustaya güvenmez. Bunun yerine, ihtiyaç duydukları verilere abone olur.Gerçek zamanlı performans, TCP/IP yığınının kısımlarıyla sağlanır.Proinet, her cihaz veri Çevrimsel veya bir çevrimsel olarak tanımlar: kontrolörler (IO-Denetler)

• [0]RT (Real-Time): tipik hareket için 1-10 ms lisans süreleri ve I/O kontrol. VLAN öncelikli tagging ile standart Ethernet çerçevelerini kullanın.
• [FONT:0)IRT (Isochronous Real-Time): [Dönder 1] Çevrim süreleri 1 μs altında jitter ile 31.25 μs'ye kadar, ağdaki özel zaman yuvalarını yeniden sağlayarak elde etti. Yüksek çözünürlük kontrolü için gerekli olan, çok eksenli baskı veya paketleme makineleri gibi.
• [FONT:0]NRT (Non Real-Time): ), Standart TCP/IP yapılandırma, tanı ve web sunucuları için iletişim, RT/IRT trafiği olmadan aynı kablo üzerinde işbirliği.

Profinet'in avantajları

• [FONT:0)Extremely yüksek hız[Dönemli: 1 ) (100 Mbps standardı, Gbit ile daha hızlı) - maksimum orandaki Profibustan on kat daha hızlı.
• [FONT:0)Topoloji esnekliği[[Dönetici: 1) kabak karmaşıklığı, maliyet ve yükleme süresini azaltır. Ring redundancy kullanılabilirliği artırır.
• [FONT:0]Seamless IT entegrasyonu: [DFLT:1] Profinet cihazları IP adreslerini alır ve DHCP, SNMP ve HTTP gibi standart ağ araçları ile yönetilebilir.
• [FONT=0) Basit I/O adalarından kompleks, dağıtılmış hareket ve güvenlik sistemlerine (Profigüvenli Profinet üzerinde işlevsel güvenlik için).
• [FONT:0) Açık standart[[Dönetici: Büyük ekosistemle birlikte: yüzlerce satıcıdan binlerce uyumlu cihaz, artı uygun test, geçici bir içilebilirlik sağlar.

Profinet Sınırları

• [FONT:0) Yüksek donanım maliyeti[Döneticiler, kontrolörler ve arayüz modülleri için [hızlı maliyetler hızla düşüyorsa).
• [FONT:0) Daha karmaşık tasarım[[Döneticileri, ağ planlaması ve sorun giderme (gerçek zamanlı Ethernet bilgisi) nedeniyle[Dönetici:0).
• [FONT:0]Potential IT güvenlik tehditleri[Dönetici: 1) Profinet standart Ethernet ve IP kullanıyor, yetkisiz erişim, inkar hizmetleri gibi açıklığa sahip olan güvenlik politikalarına sahiptir; uygun segmentasyon ve güvenlik politikaları gereklidir.
• [FONT:0] Gelişen bir standart [[Dönetici: 1) Yeni özellikler (OPC UA arkadaş özellikleri gibi) dikkatli sürüm yönetimi gerekli olduğu anlamına gelir.

Anahtar Teknik Farklar Bir Glance

Orijinal makale birkaç puan listelediken, daha ayrıntılı bir karşılaştırma ticarete açıklığa yardımcı olur:

• [FONT=0) İletişim Ortası: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] Profibus, RS-485 bakır kablo kullanıyor (veya PA için MBP); Profinet standart Ethernet bakır (Kat5e/6) veya fiber optik kullanır.
• [FONT=0)Data Rate:[Dönetici:[Dönetici:0) Profibus max 12 Mbps; Profinet 100-1000 Mbps.
• [FONT=0]Frame Boyutlar: [Döneticiler] Profibus mesaj başına 244'e kadar destek veriyor; Profinet, bazı uygulamalarda mümkün olan standart Ethernet çerçevelerini destekliyor.
• [FONT:0)Determinism Mechanism: Profibus, ustaca bir temele geçmek için kullanılır; Profinet IRT için zaman kazandırıyor veya RT için Ethernet değiştirdi.
• [FONT:0)Maximum İstasyon Sayısı: Profibus segment başına 126 düğüme izin verir ( Tekrarlayıcılar ile); Profinet genellikle alt ağ başına 256 cihaz sağlar ancak neredeyse kapasiteye göre sınırlı.
• [FONT:0)Network Reddancy:[Dönetici:[Dönetici:0) Profibus, dış reddant ustaları, medyadan başka donanımlarla tasarruf sağlar.
• [FONT:0]Distance:[[Dönetici: [Dönetici:0] Profibus segment uzunluğu max ~1.2 km (en iyileştiriciler olmadan) düşük baud oranlarında; Profinet max 100 m per bakır segment ( ⁇ ers veya fiber izin verir).
• [FONT=0) Ağ üzerindeki Güç:[Dönetici:[Dönetici] Profibus-PA aynı çift üzerinde güç ve veri tedarik eder; Profinet Ethernet üzerinde yerel destek değildir (PoE) ancak ayrı güç taksisi tipiktir.

Vakalar ve Endüstri Uygulamaları

Profibus Excels nerede

Profibus en iyi seçim olmaya devam ediyor:

• [FONT:0)Legacy bitki genişlemeleri: Yeni sensörler veya eylemciler mevcut bir Profibus ağı basit ve mevcut altyapıdan yararlanmaktadır.
• [FONT:0)Remote, sert ortamlar: [Döntgen: 1) Madencilikte, petrol ve gaz veya çelik değirmenlerde ısı aşırı ve EMI şiddetlidir, Profibus'un sağlam RS-485 hattı genellikle Ethernet'den daha güvenilirdir.
• [FONT:0)Intrinsically güvenli işlem aracı: Profibus-PA, tehlikeli alanlarda alan aletleri için standarttır; Siemens, Emerson, ABB, vb. sistemlerle sorunsuz bir şekilde entegre edilir.
• [FONT:0]Simple, düşük maliyetli uygulamalar: Birkaç sürücü ve I/O, orta hız gereksinimleriyle, Profibus en düşük maliyet sunar.

Profinet Excels nerede

Profinet üstündür:

• [FONT:0]Greenfield kurulumları[[Dönetici: 1) Yeni üretim hatları, özellikle otomotiv, paketleme, elektronik ve lojistikte – yüksek hız, esneklik ve IT entegrasyonu ödemeden nereye kadar öder.
• [FONT=0) Yüksek performanslı hareket kontrolü[[Dönetici:0)[Dönetici:0) Yüksek performanslı hareket kontrolü[[Dönetici: 1 ) – multi-ksi senkronizasyon, gantry sistemleri ve basın işleme 100 μs altındaki çevrim zamanları ile IRT gerektirir.
• [FONT:0]Distributed architectures[[Dönetici: 1 ) - birçok kontrol cihazı, uzaktan istasyonlar ve karmaşık topolojiler sağlayıcı-konsumer modeli ve ring reddancy'den faydalanır.
• [FONT:0) Endüstri 4.0 / IIoT uygulamaları) - Profinet'in OPC UA, MQTT ve web hizmetleri, analitik, tahmin edici bakım ve bulut bağlantı için doğrudan veri ekstraksiyonu sağlar.
• [FONT:0]Scalable security sistemleri[[Dönetici: 1) Profi security over Profinet, güvenlikle ilgili iletişime (SIL 3) aynı kabloda standart I/O, kablo ve mühendislik çabasını azaltır.

Göç ve Uyumluluk: Profibus'tan Profinet'a kadar

Şu anda Profibus çalışan birçok bitki, Profinet'e bir hareket göz önünde bulunduruyor. İyi haber şu ki PI açık göç yollarını tanımladı: İki ortak yaklaşım var:

• [FONT:0]Proxy cihazları:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir ağ geçidi (örneğin, Siemens IE/PB Link PN IO) mevcut bir Profibus segmentini Profinet ağına bağlar.Proinet kontrolörü, eğer yerli Profinet I/O yuvaları gibi görür.
• [FONT:0)Device yedek:[Dönetici:[Dönetici:0))[değiştir | kaynağı değiştirilince, tüm altnet transferleri ile birlikte, Profinet eşdeğerleri ile takas edilebilirler.

Aynı kontrol dolabında her iki protokolü de çalıştırmak mümkündür: birçok modern PLC (örneğin, Siemens S71200, S7-1500) hem Profibus hem de Profinet arabirimleri vardır, geçiş döneminde bir hibrit ağ sağlar.

Karar Faktörleri: Doğru Protokolü Nasıl Seçilir

Tek bir protokol her otomasyona ihtiyaç duymaz. Aşağıdaki karar çerçevesi seçiminize rehberlik edebilir:

1. [FONT=0)Performance Gereksinimler:[Dönetici:[Dönetici:0) Uygulamanız, uygulamanız, 1 ms'ın altında düzinelerce axes veya yüksek hızlı veri alımı (örneğin, vizyon), Profinet (IRT) sadece uygun bir seçenek.
2. [FONT:0) Ağ Boyutu ve Topoloji: [Dönetici: 0,2] 10-20 cihazla küçük bir otobüs için, Profibus basit ve ucuz. Büyük, dağıtılmış ağlar çoklu hücreler veya binalar için, Profinet'in topoloji esnekliğini ve anahtarlanabilir mimari kabloyu azaltır ve karmaşıktır.
3. [FONT:0)Existing Altyapısı:[Dönetici:[Dönetici:0)Prof.trinsically güvenli işlem araçları gerekli olmadıkça, tam bir forklift yükseltmesi ekonomik olmayan olabilir.Yeni tesisler için, Profibus’u seçmek için çok az neden vardır.
4. [FONT, ERP veya bulut analizine bağlanmak için gerekli olan Faktörler, Profinet'i desteklemeli. Yerli IP tabanlı iletişim, özel ağ geçidi ve güvenlik duvarları için ihtiyaçtır.
5. [FONT:0) Total Cost of Ownership:[Dönetici:[Dönetici][Döneticileri)[değiştir | kaynağı değiştir]Profesyonel olarak kullanılan yüksek veri yoğunluğu ve daha kolay teşhisler genellikle belirli bitkiniz için ayrıntılı bir TCO analizi önerilir.
6. [Üye ve Standartlar Uyumu: [Dönetici: 0,4] Bazı endüstriler (örneğin, yarı iletken ekipman, otomotiv gövdesi-in-beyaz) Profinet. Diğerleri (örneğin petrol veamp; gaz veya güç dağılımı) hala Profibus-PA'ya güveniyor.

Dış Kaynaklar

Daha teknik detay için resmi PI belgeleri ve pratik kılavuzlara atıfta bulun:

• [FONT=0]Profibus & Profinet International – Resmi Teknoloji Hub).
• [0]Automation World: Profibus vs Profinet – Pratik Karşılaştırma).
• [FONT:0]Siemens Industrial Support: Profibustan Profinet'e Göç).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hem Profibus hem de Profinet olgun, güvenilir endüstriyel iletişim protokolleri on yıllardır gelişme ve geniş bir ürün ekosistemi. Profibus, usta seri sahabus, endüstriyel 4.0 uygulamalarına hizmet etmeye devam ediyor.

Karar sonunda özel otomasyon ihtiyaçlarınıza bağlıdır: performans hedefleri, ağ mimarisi, mevcut yatırımlar, entegrasyon kapsamı ve bütçe. Yeni yüklemeler ve yüksek performanslı uygulamalar için, Profinet neredeyse her zaman önerilen seçimdir.Mevcut Profibus sistemleri geliştirmek için, bir aşamalı geçiş kullanarak, proxy ağ geçidine geçiş yapmanıza izin verir, bu makaledeki faktörleri dikkatlice değerlendirerek, optimal verimliliği sağlayacak protokolü seçebilirsiniz.