Bezproblémový PROFINET nie je samozrejmosť

PROFINET je tu s nami oveľa kratšie ako PROFIBUS, ale počet inštalácii na celom svete rastie obrovskou rýchlosťou. Za jeho rast môže okrem iného jednoduchá inštalácia podobná klasickému ethernetu, s ktorým už má väčšina ľudí skúsenosti.  


PROFINET je stále na vzostupe

Profinet je komunikačný systém podporovaný medzinárodnou organizáciou Profibus & Profinet International a je štandardizovaný ako medzinárodný otvorený štandard IEC 61158.

Hlavnou požiadavkou na PROFINET je deterministická reakcia v reálnom čase.

Takúto podmienku nezabezpečíme štandardnými prostriedkami priemyselného ethernetu. Preto sa vyvinul štandard, ktorý zaviedol zmenu v protokoloch a tiež vznikli požiadavky na nové vlastnosti sieťových komponentov, ako sú napríklad switche, WiFi moduly a ďalšie aktívne sieťové prvky.

Podľa IHS Markit je PROFINET najpoužívanejší systém na svete na báze Ethernet s podielom 29%.

Vďaka 6,4 miliónom nových zariadení nainštalovaných na trhu v roku 2019 zaznamenáva PROFINET doteraz najväčší medziročný nárast. To zodpovedá miere rastu 25% a prispieva k celkovému počtu uzlov 32,4 milióna.


PROFINET nieje kancelárska sieť

PROFINET je mnohými firmami prezentovaný ako sieť, ktorá je úplne bezproblémová v štýle „plug and play“, nakoľko netreba riešiť rôzne pravidlá, ktoré už boli spomenuté v predchádzajúcom článku v súvislosti so sieťou PROFIBUS.

Tu si však treba uvedomiť, že PROFINET nie je kancelárska sieť s navzájom prepojenými počítačmi a pripojeným internetom, kde nezáleží či sa dáta prenesú za 10ms alebo 100ms. V sieťach reálneho času je situácia odlišná, na čo sa pri projektovaní a návrhu siete trochu zabúda.

Ak pri riadení stroja potrebujeme nové dáta za 2ms, tak jednoducho musia prísť za 2ms, prípadne s malou odchýlkou, ale nie je prípustná strata dát alebo väčšie meškanie. Meškanie telegramov však pozorujeme na sieťach PROFINET dosť často a väčšinou za to môže chybne navrhnutá a nakonfigurovaná sieť.

Často sa totiž pri návrhu siete nemyslí na to, ako často potrebuje náš riadiaci systém nové dáta. Zvyčajne programátor ponechá základné nastavenie (napr. 2ms), čo v prípade väčšieho počtu zariadení spôsobí zvýšenú záťaž siete a dáta, ktoré potom skutočne potrebujeme, meškajú.

PROFINET je prezentovaný ako úplne bezproblémová sieť v štýle „plug and play“


Meškanie dát nespôsobuje len záťaž siete

Čísla hovoria jasne. Typický PROFINET RT paket odosielaný každé 2ms generuje na sieti záťaž približne 0,43%. Smernica vytvorená organizáciou PI (PROFIBUS International) hovorí o maximálnej odporúčanej záťaži na sieti 20%.  V prípade, že máme na sieti PROFINET len 50 účastníkov s aktualizačným časom 2ms, máme na sieti už záťaž okolo 21,5%.

Meškanie dát nespôsobuje, samozrejme, len záťaž siete. Telegram sa určitý čas zdrží v každom zariadení, cez ktorého prepínač (switch) musí prejsť na ceste k svojmu cieľu napríklad k PLC.

Preto treba dbať aj na parameter s názvom „line depth“, (tzv. hĺbka switchovania, alebo počet prechodov), čiže počet prepínačov, cez ktoré telegram musí prejsť. Smernica hovorí, že pri použití prepínačov typu  ,,store and forward“ a aktualizačného času 2ms, by paket  PROFINET RT nemal prechádzať cez viac ako 14 zariadení.

Podobných kritérií s odporúčanými hodnotami je samozrejme viac. Smernica PROFINET Design Guideline vytvorená organizáciou PI, obsahuje všetky potrebné informácie o správnom návrhu siete PROFINET.

Smernica PROFINET Design Guideline zahŕňa všetky informácie o správnom návrhu siete


Aktívna alebo pasívna diagnostika?

Diagnostikovať a vyhodnocovať kvalitu siete PROFINET je možné aktívnymi a pasívnymi diagnostickými prístrojmi. Rozdiel medzi aktívnou a pasívnou diagnostikou je v spôsobe získavania informácii o stave siete.

Aktívne nástroje sa dopytujú u samotných sieťových prvkov, naproti tomu pasívna diagnostika spočíva v odpočúvaní a online vyhodnocovaní komunikácie. Priekopníkom v oblasti pasívnej diagnostiky pre siete PROFINET patrí napríklad prístroj PROFINET INspektor.

Ide o zariadenie, ktoré trvale monitoruje stav siete a v prípade prekročenia niektorého z kvalitatívnych parametrov nás o tom rôznymi spôsobmi informuje. Medzi parametre, ktoré zariadenie vyhodnocuje, patrí napríklad meškanie telegramov, výpadky telegramov, záťaž siete, objem inej ako PROFINET komunikácie v sieti, rôzne diagnostické telegramy a podobne.

PROFINET INspektor patrí k jednému z priekopníkov v oblasti pasívnej diagnostiky


Diagnostika siete PROFINET na základe odpočúvania

PROFINET INspektor vyhodnocuje všetky parametre výhradne na základe odpočúvania, takže nijako neovplyvňuje komunikáciu a nehrozia tým žiadne riziká výpadkov, ako je tomu v prípade aktívnej diagnostiky.

Zariadenie sa umiestňuje medzi CPU (PROFINET controller) a nasledujúci prepínač alebo “device“ zariadenie, pretože v tomto mieste  sú k dispozícii všetky pakety, ktoré vysiela a prijíma CPU od pripojených zariadení.

Integrácia PROFINET-INspektor® NT do siete PROFINET


Smernica je predsa záväzná

Komplikácia pri použití pasívnej diagnostiky môže nastať vtedy, ak sa pri návrhu siete neprihliadalo na smernicu PI, ktorá hovorí, že medzi PN Controller a prvé zariadenie je potrebné inštalovať merací bod. Počas pripájania pasívneho diagnostického nástroja, je potom potrebné prerušiť komunikáciu a tým aj pozastaviť produkciu linky/stroja.

Tu je potrebné ešte dodať, že použitie  tzv. mirroring portu ethernetových prepínačov pre potreby diagnostiky nie je vhodné riešenie. V skratke však môžeme povedať, že pri diagnostike potrebujeme odchytiť stav  práve v momente, v ktorom má sieť problém a práve v tomto okamihu môže mirroring port prestať pracovať.

Dôvodom môže byť  okamžitá vysoká záťaž siete, prípadne môže sieťové problémy spôsobovať samotný prepínač, čo nie je nič nezvyčajné. 


Zdroj: www.indu-sol.com, upravil Automatizacia365.sk

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *