В настоящее время прогресс в технической сфере привёл к тому, что любое предприятие не может обойтись без систем автоматизации, которые основаны на различных системах сбора и обработки информации. Такие системы позволяют как автоматизировать непосредственное управление предприятием, так и позволяет обеспечить контроль различных технологических процессов. В данной статье описан один из стандартов Profinet и перспектива его развития в дальнейшем.
Ключевые слова: автоматическое управление, устройства связи, обмен данных.
Profinet — это открытый стандарт, который основан на промышленном Ethernet, применяемом для промышленной автоматизации. Передача и приём данных в Profinet в большинстве случаев осуществляется между устройствами полевого уровня и контроллерами системами управления, но также может применяться и для обмена информацией между самими системами управления и системами верхнего уровня.
Profinet сменил полевую шину Profibus и полевые устройства, использо-вавшие Profibus подключения, легко интегрируются в новую полевую шину — систему Profinet. Profinet и Profibus разработаны и поддерживаются одной и той же организацией, которая называется PI. Данная компания контролирует развитие данной шины и продвигает её в промышленности, а также позволяют организациям, которые имеют необходимость разработать свои собственные устройства на основе данных шин, более глубоко понять структуру протокола обмена по этой шины.
Profinet соединил две широко используемые шины — это промышленная шина стандарта Profibus, и те особенности, и те положительные стороны, предоставляемые шиной Ethernet. От шины Ethernet заимствована высокая скорость, способность передавать данные по Wifi, а также гибкая сетевая технология. Из стандарта Profibus были взяты быстрые input-output коммуникации, безопасность передачи данных и диагностические способности. Таким образом, объединив это всё в один общий стандарт, возник новый стандарт и новая шина — Profinet.
Для того чтобы использовать протокол Profinet, необходимо использо-вать два канала Ethernet-коммуникаций ― это стандартный TCP канал, при-меняемый для нереальных во времени коммуникаций (к таким коммуникаци-ям относятся: передача диагностических данных, передача авторизации до канала пользовательских данных, назначение параметров конфигурации), и канал реального времени (циклический канал передачи данных процесса).
Итак, условием использования Profinet протокола необходимо, чтобы канал Ethernet имел возможность принимать и отправлять стандартные TCP-посылки, основанные на IP-адресации, а также и Real-time посылки, которые основанны на TSOP протоколе, а значит и на Mac-адресах. Отсутствие передачи, или же невозможность передачи одного из каналов данных приведёт к полной неработоспособности протокола Profinet. Поэтому, при проведении выбора устройств, осуществляющих построение структуры сети Ethernet c поддержкой Profinet стека необходимым условием для полной передачи и приёма данных является поддержка обоих протоколов одновременно. К примеру, если наша сеть использует маршрутизаторы третьего уровня (то есть те, которые передают телеграммы на основе IP-адресов), то такая сеть не имеет возможности пропускать протокол Profinet, поскольку телеграммы, которые используют Mac-адреса, не имеют возможности переходить из одной части сети в другую.
Как было отмечено выше, Profinet использует стандартную структуру Ethernet, то есть телеграмма Profinet и телеграмма Ethernet идентичны по своей структуре [1, с. 404]]. На рисунке 1 представлено схематическое изображение телеграммы Profinet:
Рис. 1. Телеграмма Profinet
Некоторые части телеграммы Profinet используются для каких-то соб-ственных целей (Например, есть часть Ethernet, которая отвечает за вирту-альную сеть VLan-ID. Данная часть телеграммы является той частью, кото-рая используется Profinet для собственных целей. В телеграмме Profinet такая часть жёстко обозначена, а попытка изменить эти данные приведёт к неработоспособности протокола Profinet). Поэтому необходимо обращать внимание на то, каким образом «промежуточные» коммутаторы производят изменения телеграммы Profinet в каких-либо целях. К примеру, некоторые коммутаторы, при построении виртуальной VLan сети, в эту часть записы-вают рабочие данные для передачи. В связи с этим возникает необходимость настройки сети таким образом, чтобы при передаче телеграммы из самого последнего коммутатора, настроенные данные этой части были приведены в первоначальное значение. Это даёт возможность передавать телеграмм Profinet и через виртуальные сети Ethernet [2, с. 140].
Также, при передаче с одного ведомого устройства Profinet могут возникнуть ограничения передаваемым данным. Эта величина составляет 1440 байт и, на самом деле, это ограничение заложено в длину самой телеграммы Ethernet.
На сегодняшний день существует два варианта шины Profinet ― Profinet IO и Profinet CBA. Шина Profinet IO производит связь с распределёнными устройствами ввода-вывода, полевыми устройствами или приводами. Profinet CBA необходим при обмене данными между системами управления разных производителей и оборудованием разных производителей.
Особенностью Profinet CBA является то, что у специалистов, которые используют данную шину, нет необходимости разбираться том, откуда происходит получения переменных из системы управления, другими словами, какая именно адресация этих переменных используется в контроллере. Для использования её связи с другими устройствами используются заготовленные шаблоны, которые не имеют прямой адресации во внутренней памяти контроллера.
Литература:
- Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы.: учебник для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер — СПб.: Питер 2007. — 957с.
- Строганов, М. П. Информационные сети и телекоммуникации: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. «Управление и автоматика в технических системах” / М. П. Строганов, М. А. Щербаков — М.: Высшая школа, 2008.— 149 с.
