Profinet: página de tecnología

PROFINET es compatible, y aprovecha todas las características, del Ethernet de oficina. Sin embargo, hay diferencias, el Ethernet de oficina no tiene la capacidad de ofrecer rendimiento en tiempo real necesario para automatización industrial. Aparte, el Ethernet de oficina tiene menos capacidades para soportar los difíciles entornos industriales.

Basados en su experiencia con PROFIBUS, un fieldbus en tiempo real que es la solución de red de automatización más popular hoy en día, los Grupos de Trabajo de PI, conformados por más de 500 expertos de los principales proveedores de automatización, han dedicado muchos años a crear una solución basada en Ethernet con capacidad de tiempo real para automatización: PROFINET.

PROFINET puede funcionar en entornos industriales difíciles, y tiene la capacidad de ofrecer la velocidad de precisión que requieren las plantas de fabricación. También puede brindar funciones adicionales, por ejemplo, seguridad funcional, administración de energía e integración a TI. Estas funciones adicionales se pueden utilizar en combinación con las funciones de control y monitoreo. Los usuarios pueden elegir en cuáles dispositivos desean utilizarlas.

Estas son algunas ventajas que trae la implementación de PROFINET en aplicaciones industriales:

• Arquitecturas altamente escalables
• Acceso a dispositivos en campo sobre la red
• Mantenimiento y servicio desde cualquier lugar (incluso por Internet)
• Los mejores diagnósticos de su clase
• Menores costos de la producción y monitoreo de calidad de los datos

Leer más:

https://us.profinet.com/documentation/system-description-profinet-technology-and-application/

• TCP/IP: Adecuada para funciones no deterministas, como parametrización, transmisiones de video y audio, y transferencia de datos a sistemas verticales de TI.
• PROFINET en tiempo real (PROFINET RT): Las capas TCP/IP se omiten para lograr un rendimiento determinista de las aplicaciones de automatización, en el rango de 1 a 10 ms. PROFINET RT es una solución basada en software adecuada para aplicaciones de I/O típicas, incluyendo control de movimiento y requisitos de alto rendimiento.
• PROFINET en tiempo real isócrono (PROFINET IRT): La priorización de señales y la conmutación programada ofrecen sincronización de alta precisión para aplicaciones tales como control de movimiento. Es posible lograr velocidades de ciclo en el rango de submilisegundos, con el jitter en el rango de los microsegundos. Este servicio requiere compatibilidad de hardware, en forma de ASICs (ya disponibles).

Los tres canales de comunicación se pueden utilizar simultáneamente. Compartir el ancho banda garantiza que por lo menos el 50 % de cada ciclo de I/O permanece disponible para las comunicaciones TCP/IP. En combinación con cables, conectores y switches de Ethernet robustos, PROFINET puede satisfacer todas las necesidades de automatización. Más adelante puede leer sobre las características de PROFINET, y que lo hacen el Ethernet industrial más avanzado del mundo.

Es importante comprender que PROFINET cumple completamente con los estándares de Ethernet internacional. Algunas redes de Ethernet industriales incumplen las convenciones Ethernet, y no son completamente compatibles con los sistemas de oficina. Estos no pueden interoperar tan fácilmente con arquitecturas del tipo enterprise, ni tampoco, en conjunto con otros Ethernet industriales.

Más información sobre PROFINET RT aquí:

PROFINET for network geeks (and those who want to be)

Actualmente, se ha utilizado Ethernet en las plantas de las fábricas casi tanto tiempo como se han utilizado en las oficinas, aunque principalmente para comunicaciones entre las celdas y no para I/O. Nunca había habido una forma estandarizada para implementar esto, las instalaciones eran propietarias. Además, existen dificultades prácticas que incluyen:

• Ethernet de oficina no puede proporcionar el rendimiento en tiempo real necesario para I/O industrial.
• Ethernet de oficina no cumple con el determinismo de alta precisión necesario para el control de movimiento avanzado.
• Ethernet de oficina no puede soportar las condiciones físicas que se encuentran en los entornos de fabricación (polvo, calor, humedad, corrosión, interferencia electromagnética, etc.).

Afortunadamente, todas estas dificultades se han superado, y se han creado “Ethernet industriales“.

Lea este documento técnico para obtener más información sobre Ethernet industrial:

The 7 Step Industrial Ethernet Checklist

Las ventajas de un fieldbus incluyen la capacidad que tiene para conectar múltiples dispositivos mediante un solo cable o “bus”. Por sí solo, este factor puede reducir los costos de diseño, ingeniería, puesta en marcha y mantenimiento hasta en un 40 %. La mayor precisión “digital” también significa grandes mejoras en la velocidad y calidad de la producción. A la vez, mejores diagnósticos permiten que las líneas de producción conectadas a un fieldbus se beneficien de técnicas de gestión de activos avanzadas. Fieldbuses también puede ofrecer el rendimiento en tiempo real que exigen los entornos de automatización.

PROFIBUS, el fieldbus más usado en el mundo, fue introducido en 1989, estandarizado mediante IEC61158 y actualmente es apoyado por más de 1400 proveedores. PROFIBUS es una solución estandarizada, usuarios pueden escoger entre una amplia gama de proveedores y productos. La competencia entre proveedores promueve productos que ofrecen mayor rendimiento y menos costos. Una planta basada en tecnologías fieldbus también proporciona mayor cantidad y calidad de datos a los sistemas de supervisión, lo que apoya estrategias de gestión mejoradas en toda la empresa.

La amplia experiencia obtenida de PROFIBUS está incorporada profundamente en las soluciones PROFINET disponibles hoy en día.

Más información sobre fieldbuses en este documento técnico:

Why Use a Fieldbus?

Sin embargo, “coexistir” no significa que los diferentes sistemas sean “interoperables”. Coexistencia solo quiere decir que es posible utilizar la misma infraestructura de red para soportar varios Ethernet industriales. Los Ethernet industriales no pueden comunicarse entre sí, excepto mediante el uso de hardware adicional, como convertidores de protocolo.

Algunos Ethernet industriales no cumplen con los estándares internacionales de Ethernet, y solo pueden implementarse en una red cerrada. Aunque estos no son necesariamente “protocolos propietarios”, desde el punto de vista de Ethernet no están estandarizados.

Conozca más en este documento técnico sobre PROFINET y TI:

PROFINET and IT

Contenido

1. Industria 4.0
2. Resumen de PROFINET
3. PROFINET en tiempo real isócrono (IRT)
4. PROFINET en la práctica
5. Perfiles: PROFIsafe, PROFIenergy y PROFIdrive
6. Proxies
7. Infraestructura: Cableado e instalación, topología de red
8. Diagnósticos
9. Comunicación Inalámbrica
10. Automatización de procesos
11. Tendencias futuras
12. Seguridad

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One Day Training

PROFINET ofrece un conjunto de características especializadas que están sobre las demás comunicaciones. Están dirigidas a todo tipo de aplicaciones de automatización, y fueron diseñadas para facilitar la vida de los diseñadores, ingenieros, personal de mantenimiento y administradores. No hay que utilizar todas las funciones a la vez: simplemente elija las que necesita para satisfacer sus circunstancias particulares. A continuación se describen algunas de las características:

• Servidor iPar: servidor de parámetros individuales para asignación de parámetros automática a los dispositivos
• Configuración en funcionamiento: permite configurar e instalar el dispositivo, incluso con el controlador en funcionamiento
• Dispositivo compartido: distribución de las funciones del dispositivo en varios controladores
• Perfiles de aplicación: seguridad funcional, administración de energía, control de movimiento, etc.
• Redundancia: opciones de redundancia de dispositivos, controladores, medios y red
• Reemplazo simple de los dispositivos: permite al controlador nombrar automáticamente un dispositivo de I/O que ha sido reemplazado, en caso de falla y reemplazo del dispositivo
• Interfaz para llamada de herramientas: usada para llamar herramientas de ingeniería específicas del dispositivo
• Y muchas más…

Piense en PROFINET como una solución modular. PROFINET ofrece la flexibilidad de comenzar simple y añadir las funcionalidades cuando se necesiten.

Puede conocer más detalles sobre funciones adicionales de PROFINET aquí:

http://us.profinet.com/documentation/profinet-slide-set/

Luego de que el proyecto esté configurado en el software, se descarga al controlador. Entonces, el controlador puede comunicarse con los dispositivos de I/O.  Los dispositivos de I/O se estructuran jerárquicamente como dispositivo, módulo y canal. Las entradas y salidas se intercambian entre el controlador y los dispositivos de I/O como datos “cíclicos”. El controlador define el tiempo del ciclo de actualización.  La información adicional, como los datos de diagnóstico, que no son necesarios tan frecuentemente, se comunican como datos “acíclicos”.

Información adicional sobre la descripción del sistema PROFINET:

https://us.profinet.com/documentation/system-description-profinet-technology-and-application/

En automatización de procesos

PI es el principal promotor del protocolo WirelessHART (ISA 100.11a). PI ha aceptado, en conjunto con otras organizaciones de automatización de procesos, incluidas HART Communication Foundation y Fieldbus Foundation, una interfaz de adaptador estándar para WirelessHART. Por lo tanto, los usuarios se benefician de una sola oferta tecnológica de varios proveedores.

En automatización discreta

La automatización de fábricas difiere de la de procesos en varios aspectos. Por ejemplo, los requisitos de ancho de banda son mayores y la resiliencia, seguridad y redundancia de la red son críticas. Al igual que las soluciones enterprise, Wi-Fi y Bluetooth ya se están usando en entornos de fabricación. Además, actualmente los Grupos de Trabajo de PI están desarrollando un conjunto de estándares para las comunicaciones de sensores y actuadores, en conjunto con PROFIBUS y PROFINET. Bluetooth ha sido seleccionado como el medio de comunicación, complementado por IO-Link como la interfaz para los dispositivos de extremo.

Vea este seminario web sobre las redes inalámbricas industriales:

Industrial Wireless Networking

Los resúmenes diagnósticos ofrecen grandes niveles de detalle, muestran la actividad de los dispositivos, módulos, canales e interrupciones. Se pueden reconocer los eventos de fallas actuales y al mismo tiempo se facilitan las funciones I&M (identificación y mantenimiento) de PROFINET. Las convenciones de nombres inteligibles facilitan la identificación de dispositivos. También, con PROFINET, es posible obtener diseños de topología que muestran la distribución física de la red de la planta.

Los dispositivos de automatización pueden tener servidores web integrados, lo que significa que se pueden utilizar navegadores de Internet estándar para acceder a las pantallas de diagnóstico. No es necesario que los ingenieros estén en la fábrica para diagnosticar las fallas, ya que el acceso a las redes de la planta se puede hacer fácilmente a través de la intranet, o incluso la Internet. Se pueden despachar mensajes automatizados al personal de ingeniería mediante SMS o correo electrónico que son activados por los eventos.

Los diagnósticos del cableado también se resuelven de forma sencilla. Las pantallas están estandarizadas para ofrecer vistas de la topología de red precisas, lo que permite encontrar rápidamente las fallas. Se pueden utilizar herramientas Ethernet estándar, tales como SNMP y Ethereal, o herramientas específicas del proveedor para dispositivos complejos.

Más información en este seminario web sobre diagnósticos:

Network Diagnostics and PROFINET

Con PROFINET, los datos de producción se pueden poner a disposición del personal de supervisión, en tiempo real, desde casi cualquier lugar de la empresa. Esto puede permitir una mejor administración de la planta, los servicios y los activos, y conducir a mejoras en la programación de producción y procesamiento de pedidos. PROFINET también puede proporcionar conectividad completa por Internet, permitiendo a las empresas globales operar más eficientemente a nivel mundial.

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Lea el documento técnico:

MES and PROFINET

1. Interrupciones cortas planificadas: por ejemplo, horas de almuerzo y cambios de turno
2. Interrupciones largas planificadas: por ejemplo, noches y fines de semana
3. Pausas no planificadas: por ejemplo, averías, mantenimiento y actualizaciones

Al definir un perfil abierto estandarizado, PI ha posibilitado que los proveedores y usuarios colaboren para trabajar en estrategias de gestión de energía inteligente utilizando PROFIenergy.

Beneficios para el usuario

• Ahorros de energía y costos
• Cumplimiento de leyes y reglamentaciones de protección ambiental

Beneficios para los fabricantes de equipo original

• Fácil de programar: utilizando bloques de función
• Ventaja competitiva

Beneficios para el fabricante de dispositivos

• Propuesta de ventas única y ventaja competitiva
• Se basa en el protocolo PROFINET existente

PROFINET transmite comandos estandarizados PROFIenergy a los dispositivos y recibe de regreso información de estado y datos de consumo de energía. Los datos de PROFIenergy utilizan los espacios acíclicos del protocolo de comunicación PROFINET (no interfieren con los procesos normales PROFINET). PROFIenergy puede, por lo tanto, integrarse completamente a las arquitecturas de automatización existentes.

Para obtener más información, lea este documento técnico sobre PROFIenergy:

The PROFIenergy Profile

En la producción automotriz, el tiempo de ciclo total de una celda robot puede durar menos de 45 segundos (incluida la demora del cambio de herramienta). Muchas redes Ethernet industriales sufren de inicios lentos, típicamente en el rango de segundos, en comparación con el rango de 100 ms de los fieldbuses, lo que puede ser demasiado lento para muchas necesidades de producción. Al optimizar el protocolo PROFINET y la forma como los dispositivos utilizan los datos, es posible reducir dramáticamente los tiempos de inicio.

PROFINET FSU define el tiempo entre el encendido y la recepción del primer dato de entrada cíclico en menos de 500 ms. Las optimizaciones de protocolo necesarias para lograr esto están estandarizadas en la especificación PROFINET de la siguiente manera:

• Uso de parámetros de transmisión fijos (únicamente para cableado de cobre) en vez de detección automática, lo que reduce el tiempo de inicio hasta en tres segundos.
• Las direcciones de red no se pasan al dispositivo de I/O en cada ciclo, sino únicamente al iniciar. Los parámetros se almacenan en la memoria del dispositivo y se reutilizan. Esto puede ahorrar varios segundos.
• Los dispositivos I/O anuncian que están preparados para establecer la comunicación, en vez de esperar a que el controlador haga una búsqueda. Es posible ahorrar hasta un segundo de esta manera.

Desde el punto de vista del fabricante o el usuario, es posible implementar otra serie de optimizaciones. Por ejemplo, el tiempo inicio se puede reducir mediante el uso de hardware adecuado. La conexión inalámbrica también puede ayudar, ya sea manteniendo la comunicación siempre activa o estableciéndola antes del inicio.

PROFINET aborda estos problemas de seguridad, en ocasiones críticos, de varias maneras, como se define en la guía especial de seguridad:

• Protegiendo contra errores y operación indebida
• Previniendo el acceso no autorizado que puede conducir a manipulación de la red o espionaje
• Utilizando estándares de seguridad comprobados y certificados (por ejemplo, cortafuegos y VPN)

Con estas medidas, se puede proteger completamente la integridad de la red de control PROFINET, sin presentar restricciones al personal que debidamente necesita el acceso.

Lea las guías de seguridad de PROFINET aquí:

https://us.profinet.com/documentation/profinet-security-guideline/

PROFIsafe

PROFIsafe es una capa de software adicional que ofrece seguridad funcional sobre el bus de los protocolos PROFIBUS y PROFINET. PROFIsafe garantiza la integridad de las señales de los mecanismos de seguridad funcional entre los dispositivos y los controladores de seguridad, cumpliendo los estándares de seguridad correspondientes.PROFIsafe funciona independientemente de cualquier función de automatización, aunque se ejecuta sobre la misma red. Puede utilizarse con PROFINET o PROFIBUS, en aplicaciones de automatización de fábricas y procesos.

PROFIsafe ha estado disponible desde el 2001, y actualmente más de 12 millones de dispositivos PROFIsafe están en funcionamiento. PROFIsafe está aprobado para canales de transmisión inalámbricos, tales como WLAN y Bluetooth. Incluso puede ser utilizado en troncales de Ethernet industriales abiertas.

Por favor tenga en cuenta: La seguridad funcional es un área sensible de la automatización. La diseminación, implementación y despliegue de la tecnología PROFIsafe debe ser tomada muy seriamente. Todas las empresas e instituciones involucradas en PROFIsafe se rigen de acuerdo a la Póliza PROFIsafe.

Más información sobre cómo funciona PROFIsafe

• PROFIsafe cumple con las categorías de seguridad más altas: hasta SIL3 de conformidad con IEC 61508/IEC 62061, o Categoría 4 de conformidad con EN 954-1, o PL “e” de conformidad con ISO 13849-1.
• El perfil PROFIsafe reduce las probabilidades de error en los datos que se transmiten entre dispositivos y controladores hasta el nivel requerido, o incluso mejor, por los estándares de seguridad correspondientes. El protocolo PROFIsafe realiza una serie de comprobaciones de seguridad para garantizar esto.
• PROFIsafe no tiene impacto en los protocolos de bus estándar y los sistemas de automatización conectados a la misma red funcionan normalmente sin interferencia.
• Los laboratorios de prueba de PI verifican el cumplimiento del protocolo PROFIsafe y certifican todos los dispositivos y controladores que lo soportan
• Los datos de seguridad y estándar están en el mismo cable. Igualmente, se pueden mezclar en una sola estación los módulos de seguridad y estándar.

Aprenda más con la descripción del sistema PROFIsafe:

https://us.profinet.com/documentation/system-description-profisafe-technology-and-application/

Si un dispositivo falla, el dispositivo dañado puede ser reemplazado con uno nuevo, sin que el usuario tenga que configurarlo. Cuando el usuario reemplaza manualmente el dispositivo dañado por uno nuevo, el controlador detecta el nuevo dispositivo y le asigna la respectiva dirección IP, el nombre y la configuración relacionada. No hay necesidad de utilizar herramientas de ingeniería ni de reconfigurar la red.

Hay tres requisitos para utilizar esta característica:

1. El dispositivo de reemplazo debe ser el igual al dispositivo que se está reemplazando
2. El dispositivo de reemplazo debe tener un nombre en blanco
3. El controlador debe ser compatible con la función de Reemplazo simple de los dispositivos

Los usuarios pueden omitir el segundo requisito utilizando una función del controlador. Los controladores ofrecen la opción de permitir la reescritura del nombre. Si esta opción está activa, entonces el dispositivo de reemplazo ya puede tener un nombre.

¡PROFINET ofrece una troncal de alta velocidad y gran ancho de banda para PROFIBUS PA (y otras redes fieldbus) de manera similar a como lo hace PROFIBUS DP! Sin embargo, difiere ligeramente por el uso de una interfaz “proxy”, un módulo que está situado entre PROFINET y el bus subyacente. La ruta de datos mediante el proxy es completamente transparente, y los instrumentos en el fieldbus se muestran como si estuvieran directamente conectados al controlador PROFINET como I/O remoto. Existen proxies para PROFIBUS PA y para muchas otras tecnologías de bus, incluidas Foundation Fieldbus y WirelessHART. La gran ventaja del enfoque con proxy es que las redes en campo existentes no tienen que reemplazarse al actualizar la planta a PROFINET, y se protege la inversión cuando se lleva a cabo la migración a Ethernet industrial.

La red troncal PROFINET se puede utilizar para conectar dispositivos de campo que típicamente se encuentran en las aplicaciones de procesos: por ejemplo, drives y I/O discreto. Como muchas plantas de procesamiento son “híbridas” (incluyen elementos de procesos como discretos), solo se necesita una red, PROFINET, para cubrir toda la planta.

Funciones adicionales de PROFINET que son clave para la automatización de procesos:

• Configuración en funcionamiento (CiR): La capacidad de hacer cambios a un programa de aplicación sin detener el controlador.
• Sincronización de tiempo y marcas de tiempo: La capacidad de registrar las acciones, alarmas y mensajes de estado en una secuencia de eventos.
• Integración con fieldbus: Protección de la inversión mediante la integración de otras tecnologías utilizando proxies.
• Redundancia escalable: PROFINET ofrece redundancia de medios y redundancia del sistema.

Más sobre PROFINET en automatización de procesos:

PROFINET – The Solution Platform for Process Automation

Recuerde, PROFINET ofrece un enfoque modular de la automatización, es flexible y versátil. No todo tiene que ser utilizado, por esto, comience con lo básico y construya.

Vea este seminario web:

Completing a PROFINET Project

Como las redes de oficina, PROFINET utiliza switches Ethernet para conectar los dispositivos. Los switches PROFINET pueden ser componentes de infraestructura interna o switches integrados. En general, el único requisito de los switches Ethernet para las redes PROFINET es transmisión full-dúplex de 100 Mbps. La mayoría de los switches comerciales pueden funcionar en una red PROFINET. Sin embargo, hay muchos factores que considerar al seleccionar un dispositivo, como el entorno de instalación (por ejemplo, entornos difíciles de fabricación) y requisitos adicionales. La siguiente sección: Selección, ofrece detalles adicionales.

Ahora, se están incorporando switches especializados basados en ASIC en muchos dispositivos. Hay versiones disponibles con 2 y 4 puertos. Los switches incorporados de 2 puertos permiten la conexión en línea (daisy-chaining) de dispositivos. Las consideraciones de diseño que incluimos aquí tienen en cuenta los retrasos de conmutación acumulados. En las redes lineales, no debe haber más de 10 switches simultáneos en línea.

Si HMIs y las señales intensivas de datos (por ejemplo, visión) son necesarias, deben verificar los requisitos generales de ancho de banda. La capacidad que tiene PROFINET de reservar ancho de banda para funciones específicas significa que estas limitaciones raramente ocurren. En una sola red pueden existir múltiples funcionalidades.

Para sistemas de alta integridad, PROFINET es compatible con redundancia de medios con topologías de anillo. Si un cable o dispositivo falla, entonces el sistema automáticamente se autosegmenta convirtiéndose en topología de “línea” para mantener activo el resto del sistema.

Conozca todo sobre el diseño de redes PROFINET aquí:

https://us.profinet.com/documentation/profinet-design-guideline-with-tool/

Para dispositivos de infraestructura, como switches, se pueden utilizar productos comerciales (Commercial Off-The-Shelf). A continuación, presentamos una lista de parámetros que son importantes para switches PROFINET. Esta lista le ayudara a elegir el producto correcto:

Característica	Descripción	¿Usado en PROFINET?
Switch administrado versus no administrado	Switches administrados ofrecen características avanzadas	Los dos tipos se pueden usar en redes PROFINET
Calidad de servicio (QoS)	Prioriza los telegramas de acuerdo IEEE 802.1p/q	Recomendado
Trunking	Aumenta el ancho de banda	Útil
VLAN	Aísla el tráfico en diferentes secciones de la red	Útil
Port mirroring	Ayuda a monitorear el tráfico de un dispositivo	Útil
Snooping IGMP	Reduce multicast flooding*	PROFINET no lo necesita

 

(*¿Por qué multicasting es un problema? Multicasting es un mecanismo predeterminado de Ethernet utilizado por algunos protocolos de Ethernet industrial. Con multicasting, cada mensaje se distribuye a varios receptores. Como resultado, puede conducir rápidamente una sobrecarga de red… y no solo la red de automatización. También puede arriesgar el rendimiento de la red Ethernet de oficina.

En una red Ethernet industrial basada en mensajería multicasting, todos los switches tienen que contar con una característica especial llamada “IGMP Snooping”. Esta característica monitorea la red y toma las acciones adecuadas para prevenir la “inundación de red”. PROFINET utiliza únicamente mensajes unicast y no tiene problemas con este requisito.

Conozca más sobre switches PROFINET: Administrado versus no administrado

Ethernet Switches: Managed vs. Unmanaged for PROFINET

• Recuerde que el entorno para el que está planificando puede tener suciedad, polvo o ruido eléctrico, lo que generalmente es poco compatible con las transmisiones de datos y todo tipo de componentes de infraestructura.
• El cableado de par trenzado normal es adecuado para PROFINET. TCP/IP tiene métodos implementados para reenviar los telegramas perdidos, ¡pero esta temporización no es aceptable para uso industrial! En otras palabras, los entornos con interferencia electromagnética pueden interrumpir fácilmente los flujos de datos y ocasionar mal funcionamientos de control. En estas situaciones, siempre se debe usar cableado de par trenzado con blindaje.
• Es mejor poner a tierra en ambos extremos. Sin embargo, esto no siempre aplica debido a los bucles de masa.
• La necesidad de blindaje es independiente del protocolo usado. Todas las redes Ethernet industriales, y por supuesto los fieldbuses, necesitan protección en entornos ruidosos. Si utilizó un cable blindado para DeviceNet o PROFIBUS, también úselo para PROFINET.
• Utilice cables certificados para PROFINET.
• Use siempre conectores robustecidos. Hay disponible tipos de RJ-45 para instalación en campo, como se ilustra.

Lea las guías de instalación antes de comenzar su proyecto:

https://us.profinet.com/documentation/profinet-guideline-for-cabling-and-assembly/

• Primero, la Guía para la puesta en servicio de PROFINET, junto con un archivo de Word separado que proporciona listas de comprobación para redes nuevas. La guía de puesta en servicio explica:
  • La configuración de las direcciones IP
  • Los nombres de los dispositivos PROFINET
  • Los pasos típicos para configurar los dispositivos de I/O en tiempo real con sus archivos GSD
  • Las medidas correctas para la instalación de red.
• Herramientas de ingeniería y pruebas de distintos proveedores, diseñadas para uso con Ethernet industrial en general, y PROFINET en particular. Dichas herramientas pueden investigar completamente la actividad Ethernet y PROFINET, proporcionando análisis detallado de parámetros tales como retrasos y jitter, y marcas de tiempo de telegramas para posterior evaluación.
• Herramientas para redes Ethernet, incluyendo el analizador de software Wireshark que utiliza los puertos Ethernet de un PC como hardware analizador. Wireshark no necesita licencia y actúa como un sniffer en la red para el tráfico Ethernet.

Descargue la guía de puesta en servicio aquí:

https://us.profinet.com/documentation/profinet-guideline-for-commissioning-with-checklists/

Herramientas para el protocolos Ethernet

Gracias al uso de protocolos Ethernet, es posible tener acceso mediante navegador a dispositivos individuales desde cualquier PC, en cualquier ubicación, e incluso por Internet. Muchos dispositivos PROFINET incorporan un servidor web para este fin. El navegador puede presentar información como el estado del dispositivo y permitir configurarlo, ya sea localmente o desde un lugar remoto.

Los protocolos de TI conocidos del mundo industrial incluyen SNMP (para administrar componentes tales como switches y leer estadísticas y diagnósticos). Otro protocolo muy conocido es LLDP. LLDP se utiliza para mapear las topologías de la red y facilitar el reemplazo de dispositivos.

Herramientas específicas para PROFINET

Las especificaciones de PROFINET también incluyen un conjunto de herramientas de diagnóstico específicas que operan a nivel de la capa de aplicación. Estas herramientas ofrecen capacidades de diagnóstico más avanzadas en formatos estandarizados. Algunas permiten el monitoreo remoto de las redes, y otras son para uso local.

Reemplazo simple de los dispositivos

Muchos dispositivos se pueden reemplazar en el campo sin necesidad de configuración: no requieren computadora. Solo hay que sacar el dispositivo nuevo de la caja de instalarlo en el lugar de la unidad dañada.

Más sobre diagnósticos de red y herramientas de monitoreo aquí:

Network Diagnostics and PROFINET

El proceso de migración a PROFINET se ha simplificado, no solo para PROFIBUS, sino también para muchos otros protocolos existentes. La migración simple a PROFINET se logra  mediante  el uso de el concepto proxy. Los proxies son parte de la especificación PROFINET y funcionan consistentemente en todos los protocolos. Se han definido proxies PROFINET para los siguientes protocolos

Algunos ejemplos de proxies PROFINET:

• CC-Link
• PROFIBUS DP
• PROFIBUS PA
• HART
• INTERBUS
• DEVICENET
• Foundation Fieldbus
• CANopen
• Modbus
• IO-Link
• AS-i

PROFINET es el único Ethernet industrial que puede integrar tantos fieldbuses populares. PROFINET es la solución ideal para migrar a arquitecturas de Ethernet industrial.

Nota especial: Además de la opción de migración vÍa proxy, existe una amplia gama de dispositivos de puerta de enlace, para conectar otros protocolos a PROFINET.

Lea más sobre la migración de PROFIBUS a PROFINET:

PROFIBUS vs PROFINET: Comparación y Estrategias de Migración

Con la implementación de proxies, las inversiones en equipos, capacitación y software asociadas a la subred se pueden conservar. No es necesario tener cambios en los sistemas de automatización a nivel de fieldbus: las redes fieldbus pueden conectarse a la arquitectura PROFINET y se utilizan como antes. PROFINET puede ayudar en gran medida a la expansión e implementación de arquitecturas de automatización distribuidas. Proxies también pueden simplificar proyectos de integración vertical, acercando la fabricación a las redes de TI empresariales.

PROFINET también es altamente escalable y modular en concepto, no todas las características tienen que ser implementadas al mismo tiempo. La migración puede hacerse paso a paso, permitiendo que el personal y la planta obtengan experiencia, mientras mejoran la productividad y rentabilidad.

• Reemplazo simple de los dispositivos: Simplemente reemplace el dispositivo cuando falle. No hay que reconfigurar el sistema ni se necesitan computadoras.
• Nombres de los dispositivos: El usuario puede asignar nombres significativos, lo que contribuye a procedimientos de reemplazo más simples.
• Comunicación inalámbrica estándar: Se utilizan los protocolos comunes WLAN y Bluetooth.
• Más opciones de topología: Ethernet ofrece muchas más opciones de topología. Por ejemplo, ofrece estructuras de estrella, anillo y árbol. Estas topologías facilitan el diseño y puesta en funcionamiento de la red, especialmente cuando se necesita redundancia, largas distancias y conexiones remotas.
• Dispositivo compartido o i-Device: Cada dispositivo puede ser accedido por más de un controlador. La asignación flexible de los módulos a diferentes controladores es adecuada para muchas aplicaciones, por ejemplo, un solo sensor que participa en la función de seguridad funcional y también debe comunicarse con el PLC de seguridad funcional. Un controlador de E/S también puede funcionar en el modo i-Device, que combina la funcionalidad del dispositivo de E/S con la función del controlador de E/S en una sola interfaz (vea el diagrama).

Conozca mucho más sobre PROFINET con este seminario web:

An Introduction to PROFINET

• Escalabilidad ilimitada
• Espacio de direcciones ilimitado
• Tamaño de mensaje más grande (1440 bytes versus 244)
• Comunicación máquina a máquina (M2M)
• Capacidades de integración vertical
• La posibilidad de coordinar más ejes de accionamiento (32 ejes versus > 150), con actualizaciones IRT en el rango de 1 ms, con jitter de menos de 1 micro segundo.

Mucho más sobre la comparación entre PROFINET y PROFIBUS:

PROFIBUS vs PROFINET: Comparación y Estrategias de Migración

Continúe leyendo para más información. Esta sección cubre el proceso paso a paso de que como implementar PROFINET.

• TCP/UDP IP, para transferencia de datos generales
• PROFINET en tiempo real (RT) para una amplia gama de aplicaciones de I/O, incluyendo drives
• PROFINET en tiempo real isócrono (IRT), para control de movimiento avanzado.

La combinación precisa de estas funciones depende del diseñador o desarrollador, y esto ofrece flexibilidad considerable en el suministro de dispositivos o sistemas. PI y las organizaciones miembro ofrecen asistencia y consultoría:

• Seminarios, talleres y clases de certificación
• Desarrollo de paquetes para dispositivos y controladores de campo PROFINET
• Fundamentos, ingeniería y asistencia
• Servicio de PI a nivel mundial y local
• Los laboratorios de prueba pueden orientar anticipadamente sobre los procesos de certificación obligatorios

Siga el enlace a continuación para obtener información sobre capacitación gratuita y certificada en su área:

Training

1. Dispositivos I/O (E/S = Entradas/ Salidas): Los dispositivos de entrada y salida son controlados por el controlador. Algunos ejemplos incluyen actuadores, drives, motores, interruptores, solenoides, válvulas neumáticas, robots, tecnologías de protección y seguridad y codificadores.
2. Controlador I/O: Los controladores pueden acceder y procesar datos de los componentes, o escribir en los dispositivos. Controlladores son, por ejemplo, PLCs o PACs.
3. Supervisor I/O: Los supervisores inician la parametrización o programación. Por lo general leen, o escriben, otros dispositivos y controladores de la red e integran la información verticalmente en toda la red.
4. Componentes de la red: Algunos ejemplos de componentes de red son switches o puntos de acceso para comunicaciones inalámbricas. Algunos componentes de red también pueden funcionar simultáneamente como dispositivos para diagnósticos de red.

Algunos dispositivos PROFINET ofrecen capacidades multifunción y pueden soportar más de una clase de nodo.

Interfaces

• Tipos de interfaces– Las opciones incluyen: Cable de cobre (cable Ethernet para 100 Mbits/s, full-dúplex), fibra óptica (FO), o inalámbrico (como WLAN, Bluetooth)
• Cantidad de interfaces: Un solo puerto o multipuerto

Para más información vea este seminario web:

An Introduction to PROFINET

TCP/IP

• TCP/IP y UDP/IP se utilizan para la configuración o asignación de parámetros. Es un tipo de comunicación ligeramente lento, pero debido a la disponibilidad en PROFINET, permite la integración vertical simple con los sistemas MES/ERP.

RT – Tiempo real

• La transmisión en tiempo real se puede utilizar en casi todas las clases de nodos, pero debe utilizarse más para los dispositivos usados generalmente en la automatización de fábricas. Por lo general estos componentes se actualizan cada 1 a 8 milisegundos.

IRT – Tiempo real isócrono

• La transmisión de datos IRT es de alta velocidad y rendimiento, y es determinista.  Los ejemplos incluyen aplicaciones de control de movimiento con tiempos de actualización menores a 1 ms.

Clase de conformidad

Además, cada clase de comunicación es parte de una categorización más amplia de los dispositivos PROFINET.  Estas clases de conformidad incorporan otras características, y los fabricantes definirán cuáles funciones serán incorporadas por su dispositivo.  Luego, el componente se clasifica para ayudar a simplificar la selección antes del uso, garantizando sus propiedades y su interoperabilidad.

Más sobre las clases de conformidad y desarrollo:

Rapid Way to PROFINET

• Inicio rápido (FSU): Los dispositivos de I/O entran inmediatamente en estado “encendido” en respuesta a las señales del controlador I/O.
• Redundancia de red: Configuración de redundancia con topologías de anillo para sistemas de alta disponibilidad.
• PROFIsafe: Perfil de aplicación para la implementación de seguridad funcional, con sin cableado adicional. Puede encontrar más información en la sección sobre PROFIsafe.
• PROFIenergy: Perfil de aplicación desarrollado para ahorrar energía y reducir los costos de servicios públicos. PROFIenergy está desarrollada sobre el protocolo PROFINET existente.

Solución	Descripción	Características significativas
FPGA (Matriz de puertas lógicas programable en campo) + stack de software	La FPGA está basada en el sistema operativo elegido, luego se suplementa con un stack PROFINET compatible.	Flexibilidad Actualizaciones fáciles Necesidad de interruptor de hardware adicional
Microcontrolador estándar (MCU)	Añada PROFINET a su MCU para tener “Ethernet en un chip” e implemente su propia stack PROFINET.	Efectividad en costos Es posible diseñar un switch de software en un solo puerto
Placas y módulos (boards and modules) certificados	Este es un hardware incorporado suministrado por los proveedores de PROFINET para la integración de PROFINET en dispositivos.	Tiempos de desarrollo corto Certificación fácil Bajo riesgo
ASIC (Circuito integrado de aplicación específica)	Los ASIC son circuitos integrados cuya funcionalidad está construida y desarrollada específicamente para uso con PROFINET.	Alto rendimiento Switches integrados Conformidad certificada Compatibilidad con fuentes secundarias
Acoplador externo	El acoplador externo tiene la interfaz PROFINET implementada, la cual luego se conecta en serie.	Bajos costos de desarrollo Tiempo al mercado corto

Muchos de estos productos son compatibles con SDK (kits de desarrollo de software). Para cada opción, hay varias opciones de consultoría y asistencia de ingeniería, a través de los proveedores y a través de la red de Centros de Competencia PI a nivel mundial.

Adicionalmente, no se puede implementar la Clase de Conformidad C utilizando un microcontrolador (MCU) estándar:

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De cualquier manera, hay muchos recursos disponibles para obtener ayuda: comuníquese con PI Norte América para obtener orientación. Las empresas miembro de PI ofrecen una amplia gama de servicios para la etapa de desarrollo.

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Consulte nuestros recursos de asistencia técnica AQUÍ

Soporte Técnico

Antes de la prueba de certificación, PI debe emitir un ID de proveedor (comuníquese con PI Norte América para obtener ayuda). Se recomienda que se pruebe el sistema con herramientas PROFINET, tales como un PLC o ProfinetCommander antes de proceder a las pruebas de certificación. La certificación se lleva a cabo en un laboratorio de pruebas acreditado por PI y se realiza a conformidad con procedimientos definidos y comprobados. El laboratorio de prueba de PI para Norteamérica es el PROFI Interface Center. Simultáneamente, son necesarias las certificaciones CE o UL, que deben llevarse a cabo independientemente.

La prueba de laboratorio verifica la conformidad con la especificación PROFINET y todos los perfiles involucrados, y también la interoperabilidad con otros dispositivos PROFINET. PI emitirá un certificado formal para el dispositivo únicamente cuando todas las pruebas se hayan llevado a cabo exitosamente. Los laboratorios de prueba acreditados por PI están calificados principalmente para ayudar a certificar los dispositivos, pero también puede asesorar sobre los problemas de diseño y recomendar ajustes que ayuden a garantizar una certificación exitosa.

Estamos aquí para servirle. ¡Comuníquese con nosotros! AQUÍ

Puede que usted tenga sus propios medios de comercialización, pero PI puede ayudarle con:

• El Product Finder: Una buscador de productos PROFINET en línea, mantenida por los miembros.
• Boletines electrónicos, tales, PROFINEWS con grandes listas de distribución que se puede usar para promover su producto y generar leads de ventas.
• Comunicados de prensa que destacan a los miembros en el sitio web de PI North América

Estos servicios son gratis para miembros de PI. Su oficina local de PI (PI Norteamérica) también puede ayudarle ofreciendo la oportunidad de hacer publicidad y exhibir sus productos en los eventos regionales. Las oportunidades de publicidad y exhibición en Norteamérica se describen aquí. La mayoría de estas iniciativas son formas excelentes para conocer nuevos clientes y para trabajar en red con personas con mentalidad orientada hacia PROFINET.

Conozca más sobre la membrecía de PI Norteamérica aquí:

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