PROFINET  – Profinet IO ‘ya bir giriş

ÖZET

Endüstriyel otomasyon uygulamaları için   yüksek seviye bir ağdır.

Standart ethernet teknolojileri üzerine kurulu PROFINET IO, Programlanabilir Denetçilerle ve diğer otomasyon denetçileriyle veri değişimi görevini, alarmları ve tanıları yapılandıran bir ağ tanımlamak için geleneksel Ethernet donanımı ve yazılımı kullanır.

PROFINET IO Programlanabilir Denetçi veri değişimi üzerine odaklanırken, PROFInet CBA (Bileşen Tabanlı Otomasyon) dağıtılmış otomasyon sistemleri üzerine odaklanır. PROFINET CBA, otomasyon sistemlerini kendisine denk , otomasyon bileşenlerinin arayüzleri arasındaki önceden tanımlanmış ilişkileri kullanan veriyi otomatik olarak değiştirebilen aygıtların ağları içerisine organize etmek için DCOM tabanlı bir sistem sunar. PROFINET CBA bir başka yazıda etraflıca müzakere edilmiştir.

PROFINET IO Ethernet üzerinde çalışan Profibus’a  benzemektedir. Profibus Programlanabilir Denetçilerle veri değişiminde bulunmak için 12Meg baud maksimum hızda periyodik bağlantılar kullanırken , PROFINET IO Programlanabilir Denetçilerle veri değişiminde bulunmak için Ethernet üzerinden periyodik veri transferini kullanır. Profibus’teki gibi, Programlanabilir bir Denetçi ve bir aygıttan her ikisi de veri yapısı ve içeriğinin öncelikli bir anlayışına sahip olmalıdırlar.

PROFINET IO, programlanabilir denetçiler ve diğer aygıtlarla veri değiştirmek için üç farklı iletişim kanalı kullanır. Standart TCP/IP kanalı parametrizasyon, konfigürasyon ve eş zamanlı (Isochronous)  okuma/yazma işlemleri için kullanılır. RT ya da Gerçek Zaman kanalı standart eş zamanlı veri transferi ve alarmlar için kullanılır. RT bağlantıları standard TCP/IP arayüzünü Programlanabilir Denetçilerle veri değiştirmek için baypass eder. Üçüncü kanal, Isochronous Real Time (IRT) Hareket Kontrol uygulamaları için kullanılan çok yüksek hızlı kanaldır. IRT özel bir ASIC kullanılarak uygulanır ve bu yazının konusu değildir.

Küçük Bir Arkaplan

Ofiste çalışan birçok insan “Ethernet” terimini masalarının arkasındaki fiziksel kablo ile bağdaştırırlar. Bu kablo ofis bilgisayarlarını yazıcılara, yerel ağ sunucularına ve sonsuz sayıdaki internet web sayfalarına bağlar. Bu kablo Ethernetin sadece fiziksel parçasıdır, bilgisayarınıza Ethernet mesajları taşıyan iletişim aracıdır. Bu kablo üzerinde seri protokollerin iletişimini sağlar:( IP, TCP ve NetBEUI gibi çeşitli Microsoft protokolleri).  Bu Tcp/Ip protokol ailesi , ofis ortamı için oldukça kullanışlıdır. Kullanıcıların dosya paylaşımına, yazıcılara ulaşımına, mail gönderimine, internet aramalarına ve ofisteki diğer iletişimleri gerçekleştirmelerine olanak tanır.

Fabrika zemininin ihtiyaçları bazı çok özel gerekliliklerden oldukça farklıdır. Dosyalara ya da yazıcılara ulaşmak yerine;fabrika zemini denetleyicileri ,sürücü sistemlerde gömülü veriye , operatör iş istasyonlarına ve giriş/çıkış aygıtlarına erişim sağlamalılar.Bir kullanıcının görevleri yerine getirilirken beklemesine izin vermektense, fabrika zemini veri bağlantıları ihtiyaçları gerçek zaman ya da gerçek zamana çok yakın olanlardır. Bir şişeye dolum işlemini sonlandırmak, internette bir sonraki sayfaya erişmekten çok daha fazla hassas zaman bağlantıları gerektirir.

Karakteristik olarak, Ethernet Endüstriyel Otomasyonda sadece sınırlı kabul edilirliğe sahipti. Şimdi fiyatların düşmesiyle birlikte, Ethernet erişimli bilgisayarlar fabrika zeminine, akıllı switch ve routerlara yığınlar halinde geçiş yapıyor ve Ethernet daha fazla kabul kazanıyor.

Önemli PROFINET Terimleri

PROFINET IO, diğer birçok ağlama sistemleri gibi bir takım eşsiz terminolojiye sahiptir. Tablo 1 PROFINET IO söz konusu olduğunda   sıklıkla kullanılan birkaç terimi içerir.

AR	Application Relationship – The relationship between a PROFINET IO Controller and an I/O device. A PROFINET IO device can support more than one Application Relationship.
AP	Application Process – The application process running in the v device. PROFINET supports a default Application Processes and additional, profile specific application processes.
Channel	A single I/O point. A Channel can be discrete or analog.
Subslot	A group of one or more channels. Subslots can be real or virtual.
Slot	A group of one or more Subslots. Slots can be real or virtual.
Module	Modules are user defined components that plug into slots. Modules can be real or virtual.
Submodule	A component of a module that is plugged into a subslot. A submodule is real or virtual.
Cyclic Communications	Scheduled, repetitive communications. I/O data and alarm transfers are cyclic.
Acyclic Communications	Unscheduled, on demand communications. Diagnostic messages from an IO Supervisor to an I/O Device are Acyclic.
GSD	Generic Station Description
GSDML	Generic Station Description Markup Language – The file containing the XML description of the PROFINET IO device.
Provider Status	The Status an I/O device provides to an IO Controller with the data transferred to the Controller.
Consumer Status	The Status an I/O device provides to an IO Controller for the data it consumes from IO Controller.
RT	Real Time – The Real Time PROFINET IO Channel. I/O and Alarm Data are transferred over the RT Channel.
NRT	Non Real Time – The non Real Time PROFINET IO Channel. Configuration and diagnostic messages are transferred over the NRT Channel.
CR	Communication Relationship – A virtual communication channel within an AR
Frame ID	The two byte field in the Ethernet frame which defines the type of PROFINET IO message.
Proxy	A device which maps non PROFINET IO data to PROFInet.
DCP	Discovery Control Protocol – A communications protocol with PROFINET IO that allows an IO Controller or Supervisor to find every PROFINET IO device on a subnet.

PROFINET IO Faydaları

PROFINET IO eşsiz bir endüstriyel Ethernet uygulama katmanıdır.  Aşağıdakileri de içeren rekabetçi uygulama katmanları üzerinde birçok faydalar sunar:

• Yüksek Hız işlem – Gerçek zamanlı iletişim kanalı TCP/IP yığın sürecine gereksinen zamanı bypass ederek yüksek hızlı mesaj çevrimi sunar.
• Gerçek zamanlı iletişim kanalı TCP/IP yığınını işlemek için gerekli zamanı baypas etmek suretiyle yüksek hızda mesaj değişimi sağlar.

• Profibus’a kesintisiz ve neredeyse özdeş Siemens S7 PLC entegrasyonu
• Kritik  zaman hareket kontrol uygulamaları için destek

• Hızlı devreye alma
• Dağıtılmış mimari
• Kurulum kolaylığı

• Minimum devreye alma süresi ve mühendislik desteği

PROFINET Cihaz Sınıflandırması

PROFINET IO aygıtları üç şekilde sınıflandırır; IO-Denetçiler, IO-Aygıtlar ve IO-Supervizörler. IO denetçiler bir otomasyon programını çalıştıran cihazlardır. Denetçiler fonksiyonel olarak Profibus class 1 Master benzerler, IO aygıtlarda veri değiştirirler. IO aygıtları Ethernet üzerinden IO-Denetçiye Sensör / aktüatör cihazlarının bağlantısını sağlar. Profibus açısından, IO-aygıtlar Profibus slave’lere benzerler. IO Süpervizörler HMI’lar, PC’ler veya diğer devreye alma, izleme veya tanı analiz cihazlarıdır. Bu cihazlar class 2 Pofibus Master’lara benzerdirler.

IO denetçiler IO verisini Profinet IO cihazlardan denetçinin süreç görüntüsü içerisine aktarırlar. Siemens S7 Programlanabilir Denetleyiciler’de,  I/O verisi , alarmlar ve durum verisi Profibus aygıtlar için uygulanan yolla hemen hemen aynı şekilde süreç görüntüsünü içerisine aktarılırlar. Bu veri değerleri daha sonra kontrol programı tarafından kullanılmaktadır. IO-Denetçiler aşağıdaki gibi hizmetleri desteklemelidirler:

• Peryodik Veri Değişimi – IO-Denetçiler ve Io-Aygıtlar arasındaki veri değişimidir.
• peryodik olmayan Veri Değişimi – Yapılandırma ve Tanı veri alışverişi

• Alarmlar – Bir IO-Aygıttan bir IO-Denetçiye alarm veri değişimdir.

• İçerik Yönetimi – Bağlantı işleme
• IO-Supervizörler işleme alma ve tanı verisi  için kullanma

IO-Süpervizörler, bir aygıtın uygulama programı tarafından sağlanan tanı verisini veya PROFINET IO yığınıyla ilişkili iç tanı verisini okuyabilir ve yazabilir. IO süpervizörler ayrıca , özel peryodik olmayan kayıt verisi nesne hizmetleri kullanarak konfigürasyon verisini okuyabilir ve yazabilirler. Bu tür aygıtlar sadece devreye alma süreci için kullanılıyor veya son kullanıcıya tanı verisini göstermek için bir HMI olarak kullanılıyor olabilir. Bir PROFINET IO sistemi en az bir IO-Denetçi ve bir IO-Aygıtı gereksinir. Sistemler çeşitli şekillerde kurulmuş olabilir; tekli bir IO-aygıt için çoklu IO-denetleyiciler; çoklu IO-aygıtlar için tekli IO-denetleyiciler ve çoklu IO-aygıtlarla çoklu IO-denetleyiciler.

PROFINET IO Ağ Temsilciliği

Bir aygıtın ağ temsilciliği bu aygıtın ağdan görünümüdür(view). Modbus ve Modbus TCP’de aygıtlar, kayıtlar(16-bit integers) ve bobinlerin(bits) bir serileri gibi sunulurlar. EtherNet/IPT’de ve DeviceNet ‘de aygıtlar nesneler olarak sunulurlar.  Lonworks’ te veri , aygıtın dış dünyaya sağladığı “veri etiketleri” nin bir dizisi tarafından sunulur. Yukarıdaki her durumda, aygıt kendisinin olan bazı görüntüleri dış dünyaya sunar. Bu sunum, ağın sunumudur.

PROFINET IO ağ temsili Profibus’a çok benzerdir. Slotlar , yardımcı slotlar ve kanallarla bir aygıttan meydana gelir. Yardımcı slotlar bir slotun yardımcı bileşenleridir. Her yardımcı slot birkaç nokta veya kanala atanmıştır. Bir “kanal” bir fiziksel ayrık input, ayrık output, analog input ya da analog outputa atıfta bulunan PROFINET IO terimidir. Bir aygıt neredeyse her sayıda slot,yardımcı slot ve kanala sahip olabilir.

Sıfır Slotun haricinde, diğer her slot ve yardımcı slot o slotun kanalı için durum, tanı ve alarm verisi içerir. Bir IO-denetçiye transfer edilmiş noktalar için, sağlayıcı durum ve tanı bilgisi her I/O tarama çemberi üzerinde otomatik olarak transfer edilir. Bir IO-aygıta transfer edilen noktalar için , sağlayıcı durumu IO-denetçiye geri döndürülür.

PROFINET IO cihazlar ve GSD dosyaları “sıfır slot” a atıfta bulunsa bile sıfır slot yoktur. Bir aygıtın ilk I/O slotu , slot birdir. Gerçek bir slota atıfta bulunmak yerine, sıfırıncı slot aygıtın kendisine atıfta bulunur. Sıfır slotu I/O verisi içermez. I/O verisi yerine, sıfır slotu sağlayıcı ismi , ürün katalog numarası , donanım ve yazılım versiyon bilgisi ve diğer benzer bilgiler gibi tüm genel aygıt verisini belirtir.

Modüller, slotlarla ilişkilendirilebilen belirli fonksiyonel bileşenlerdir. Modüller sanal veya gerçek olabilirler. Bir modül , gerçek veya sanal , I/O aygıt online olmadan önce bir slota yerleştirilmelidir. Modül, slota belirgin bir kimlik verir. Mesela, bir 16 ayrık input modülü slota bir 16 ayrık input kimliği verir. Aynı yolla bu modüller slotlara kimlik sağlar, yardımcı modüller yardımcı slot kimliği sağlar. 16 ayrık input modülü bir tane 16 ayrık input yardımcı modül, iki tane 8 inputluk yardımcı modül veya 4 tane, 4 inputluk yardımcı modülden oluşmuş olabilir.

IO-denetçiler bir aygıt ve tüm slotlar ve yardımcı slotlarla ilişkilidirler. PROFINET IO’nun güncel versiyonu sadece bir zaman diliminde bir IO-denetçiyle ilişkili olan aygıtları destekler. PROFINET IO’nun gelecek nesil versiyonları bu kısıtlamayı ve slot aracılığıyla IO-denetçilere ilişkilendirilmeyi kaldırabilirler. Siemens 317 Programlanabilir Denetçi gibi bir IO-Denetçi’de, böyle Programlanabilir Denetçilere atanan yardımcı slotlar için I/O noktaları veya kanalları toplanır ve bu veri grubu IO aygıt ile IO denetçi arasında transfer edilen I/O veri imajını (image) oluşturur. Mesela , 4 giriş slotlu (her birinde 16 giriş) ve 2 çıkış slotlu (her birinde 16 çıkış) bir PROFINET IO’nuz varsa, denetçi ve aygıt arasında transfer edilen I/O imajı Programlanabilir Denetçi yönünde 4 bit ve IO aygıt yönünde 2 bittir.

Şirket içinden bir IO Denetleyicisinde, tüm PROFINET IO girişleri Girdi Veri Tablosuna ilişkilendirilir ve tüm çıkışlar Çıktı Veri Tablosuna ilişkilendirilir, tıpkı Profibus’ta yapıldığı gibi .

PROFINET Cihazlarını Yapılandırma

PROFINET IO cihazları,IO Süpervisor gibi davranan bir yapılandırma aracı kullanılarak yapılandırılır. Bu IO-Süpervizör Profibüse ortak GSD dosyalarına benzer bir GSD dosyası kullanır. Profibus GSD dosyalarından farklı olarak , PROFINET IO GSD dosyaları XML tabanlıdır ve Profibus GSD den çok daha fazla bilgi taşır. XML tabanlı olmaları sebebiyle, PROFINET GSD dosyaları GSDML olarak adlandırılır.(GSDML dosyasıyla ilgili daha fazla bilgi için bir sonraki bölüme gözatın.)

Konfigürasyon,IO-Süpervizörden Kayıt Veri Nesnesi (RDO) hizmetleri kullanılarak transfer edilir. Bu hizmetler harici bir aygıtın , PROFINET IO yığını veya uygulamasından her ikisi tarafından korunmuş veriyi okumasına ve yazmasına müsaade eder. Kayıt Verisi gerçek zamanlı olmayan bir veridir; konfigürasyon, tanı ve durum verisi gibi verileri içerir. Kayıt verisi her zaman asiklik bir şekilde (çevrimsel olmayan şekilde)bir bağlantı odaklı ,sıralı iletim modunda transfer edilir. Kayıt verisi şunlardan meydana gelir:

• Tanı Verisi –    Tanı verisi bir kanalla ilişkilendirilmiştir. (I/O noktası)
• Kayıt Girişleri –PROFINET IO aygıtı tarafından devamlılığı sağlanan alarm ve tanı verisi kayıtlarıdır.
• Tanımlama Girişleri –aygıtın adı,tür ismi ve diğer tanımlayıcı verisini tanımlayan ID verisidir.
• IO Veri Nesneleri – Kanal Verisi

PROFINET IO cihazın IP adresi cihazdaki kalıcı hafızada saklanır. RDO hizmetleri kullanarak IO süpervizör tarafından modifiye edilebilir. Ayrıca, bir bootp veya DHCP sunucusundan otomatik olarak bir IP adresi elde etmek için bir PROFINET IO cihazı yapılandırılmış olabilir.

Alarm ve Diagnostic Veri

Alarm ve tanı verileri bir PROFINET IO sistemi içinde PROFINET IO acemisi tarafından ilişkilendirilebilir ve kolayca şaşırtılabilir. Tanı verisi bir kanal veya I/O noktasıyla ilişkilendirilmiş veridir. Örneğin, bir analog girişin üst limit bir tanısı olabilir veya ayrık bir girişin kısa bir devre tanısı olabilir. Tanı verisi daima Kayıt Veri (Record Data) iletişimleri kullanılarak Gerçek Olmayan Zaman (NRT) kanalı üzerinden peryodik olmayacak olarak transfer edilir. Bir IO-süpervizör belirgin olarak Kayıt Veri Nesnesi (Record Data Object) hizmetleri kullanarak tanı verisini cihazdan talep etmeli.

Alarm verisi çok farklıdır. Bir çeşit alarm spesifik bir kanalda var olan tanı verisinin uyarısı olsa da ,bir aygıtın sinyal vermesinin birçok nedeni vardır. Alarmlar, bir modül yahut yardımcı modül prize takıldığında , bir sürecin limitine erişildiğinde, aygıtın durumu değiştiğinde veya birçok diğer sebepler için uyarı verebilirler.(Bakınız Tablo 2) Tanı verisinin aksine , Alarm verisi Gerçek Zaman (RT) kanalına ve sadece bu modüle bağlı programlanabilir denetçiye gönderilir. Örneğin, iki farklı programlanabilen denetçiye tutturulmuş iki modüllü bir aygıt , sadece alarm sağlayan modülle veri değiştiren programlanabilir denetçiye modül alarm verisi dağıtır.

ALARM TÜRLERİ

Tanı Görünür

Proses Alarmı

Modül/Yardımcı modül pull Alarmı

Module/Submodule Plug Alarm

Durum Alarmı

Güncelleme Alarmı

Redundancy Alarmı

Denetleme Kontrol Alarmı

Süpervizör Yayın Alarmı

Yanlış Yardımcı Modül Alarmı

Diagnostik kayboldu alarmı

Multicast iletişim uyuşmazlığı

Port Data Değişikliği Bildirimi Alarmı

Sync Veri Değişikliği Bildirimi Alarmı

Isochronous Modu Bildirim Alarm

Tablo 2 – Alarm Veri Türleri

 PROFINET IO alarmlarının eşsiz bir özelliği de bu dağıtılan alarmların sadece hatalarda dağıtılmaması, fakat bir de alarm durumu netleştiğinde dağıtılır. Örneğin, bir girdi kısa devresinde bir alarm dağıtıldığında, diğer bir alarm kısa devre yok olduğunda dağıtılır. Bir alarm Teşhis verisinin bir kanalda (I/O noktası) varolduğunu gösterdiğinde neredeyse aynı şey olur. Tanı verisiyle her kanal için alarm verisi dağıtmak yerine, bir alarm ilk veri girişi yapıldığında ve son tanı veri girişi serbest bırakıldığında dağıtılır. Alarm verisi ve tanı verisinin ikisi de tanınmıştır. Tanı verisi kolayca tanınır çünkü IO süpervizörü tanı verisi okuma isteğine bir cevap mesajı alır. Alarm verisi cihaz tarafından verilen Real Time (RT) veri parçasıdır ve spesifik olarak Programlanabilir Denetçiler tarafından kabul edilir.

PROFINET GSDML Dosyası
GSDML (Genel İstasyon Açıklama Biçimlendirme Dili) bir Profinet IO cihazın beklenen uygulamalarını tanımlayan bir XML dosyasıdır. Tablo 3 PROFINET IO GSDML’NİN en üst seviye elemanlarını tarif eder.

Element	Description
Profil Başlığı	XML dosyasının versiyon numarası,cihaz türünü ve tanımını da içeren ,XML’in kendisini anlatır.
Profil Gövdesi	Asıl cihaz uygulamalarını detaylandırır.

Table 3 – Üst Seviye GSDML Unsurları

 

Profil Gövdesi cihaz uygulamasını 3 ana unsurda açıklar. Tablo 4 bu unsurları anlatır.

Element	Tanım
Cihaz Kimliği	Cihaz kimliği,Profibus International tarafından atanan sağlayıcı ID’sine göre cihazı tanımlar, ismin metin tanımı ve cihazı tanımlayan string metin.
Cihaz Fonksiyonu	Bu aygıt için aile adının metin tanımlamasını belirler.
Uygulama Süreci	Uygulama süreci cihazın uygulamasını anlatır.Cihazın sahip olduğu slotların,yardımcı slotların,modüllerin ve yardımcı modüllerin sayısını tanımlar.

Tablo 4 – Profil Gövdesi

Uygulama süreci , Profil Gövdesinde anlatılan çok önemli iki unsurdan oluşur, cihaz uygulamasını 3 ana unsurda detaylandırır.

Unsur	Tanım
Cihaz erişim noktası listesi	Bu Liste cihazın genel şeklini anlatır. O,maksimum sayıda modülü,maksimum I/O boyutu ve Yuva sıfırdaki modülü tarif eder. Yuva sıfır modül verisi üreticisinin Idsini,sağlayıcı adını ,tanımlamasını,versiyon numarasını ve sipariş numarasını içerir.
Modül Listesi	Modül listesi ,bu uygulama süreci için geçerli olan tüm modüller ve yardımcı modülleri anlatır.Gerçek kanal verisi cihazda kurulmuş olabilecek muhtemel her yardımcı modül için açıklanır.

Table 4 – Profil Gövdesi

 

unsur	tanım
Cihaz Erişim Noktası Listesi	Bu Liste cihazın genel şeklini anlatır. O,maksimum sayıda modülü,maksimum I/O boyutu ve Yuva sıfırdaki modülü tarif eder. Yuva sıfır modül verisi üreticisinin Idsini,sağlayıcı adını ,tanımlamasını,versiyon numarasını ve sipariş numarasını içerir.
Modül Listesi	Modül listesi ,bu uygulama süreci için geçerli olan tüm modüller ve yardımcı modülleri anlatır.Gerçek kanal verisi cihazda kurulmuş olabilecek muhtemel her yardımcı modül için açıklanır.

Table 5 – Uygulama Süreci Önemli Unsurlar

I / O verileri için, GSDML dosyası Programlanabilir Denetleyici ve PROFINET IO-Device arasında transfer edilen döngüsel giriş ve çıkış verilerinin yapısını açıklamaktadır. Büyüklük veya yapının giriş ve çıkış verileri ve gerçek dahili cihaz yapısı arasında herhangi bir uyumsuzluk denetleyiciye bir alarm üretir.

PROFINET IO Sabit Veri
PROFINET IO cihaz sabit değerlerin bir sayısını kullanır. Tablo6 bu değerleri tanımlar ve kaynaklarını listeler:

MADDE	TANIM	DEVAMLILIK
SağlayıcıID	Yetkili PROFINET IO Sağlayıcısını tanımlayan tek değer. Bu değer Profibus International tarafından atanır.	Statik sabit
CihazID	Bir PROFINET IO cihazı tanımlayan tek değer. Bu değer cihaz üreticisi tarafından atanır.	Statik sabit
Modül ID	Belirli bir modül türünü tanımlayan tek değer. Bu değer cihaz üreticisi tarafından atanır. PROFINET CİHAZ bir modüle takıldığında modülün id ‘si GSDML dosyasında belirtilen modül id’siyle uyuşmalıdır.	Statik sabit
Yardımcı Modül ID	Belirli bir yardımcı modül türünü tanımlayan tek veridir.   Bu değer cihaz üreticisi tarafından atanır. PROFINET IO cihazı bir yardımcı modüle yerleştirildiğinde,yardımcı modül id’si GSDML’de belirlenen yardımcı modül id’sine uyumlu olmalıdır.	Statik sabit
Ürün Ailesi	ürün ailesini anlatan üretici belirli bir metin dizesi.	Statik sabit
İstasyon Adı	Uygulamadaki istasyonun fonksiyonunu anlatan bir string metindir. PROFINET IO cihazı bir default istasyon adıyla teslim edilir. Bir IO-sürervizör ve IO-denetçi PROFINET IO cihaza yeni bir istasyon adı gönderebilir.	PROFINET IO aygıttaki kalıcı hafıza içinde saklanır
IP Adresi	Cihazın IP adresidir. IP adresi bir IO-Denetçi veya IO-süpervizör veya bir DHCP sunucu tarafından değiştirilebilir. Her PROFINET IO cihazı default bir IP adresi ile taşınır.	PROFINET IO aygıttaki kalıcı hafıza içinde saklanır.

Table 6 – PROFINET IO Veri Sabitleri

 

PROFINET Çalışma Zamanı Yapısı

Bu yazılım bir PROFINET cihazı tamamlamak için gerekli bir takım bileşenlerden sadece biridir. Şekil 1 bir PROFINET cihaz inşa edebilmek için gerekli çekirdek (Core) ve ek bileşenleri grafiksel olara sunar.

 

 

Kullanıcı Uygulaması (sarı)

 Kullanıcı uygulaması modülleri güç açık olduğunda  PROFINET görevini başlatır, tanı verisini üretir, alarmları ortaya çıkarır ve fiziksel cihaz I/O ve PROFINET IO arasındaki I/O verisini haritalar.

RTOS – Gerçek Zaman İşletim Sistemi ( cam göbeği )

Gerçek Zaman İşletim Sistemi görev yönetimini gerçekleştirir. En azından , PROFINET IO bir görevde çalışan, kullanıcı uygulaması vardır ve bir veri değiş-tokuş görevi vardır.

PROFINET IO ( yeşil )

PROFINET IO çekirdeği Profibus International tarafından geliştiricilere sunulan bir yazılımdır. Bu yazılım değişmiş olmamalı. Aşağıdaki önemli alt bileşenleri içerir:

• IO Kontrol Programı – IOD uygulamayla I/O verisini değiş tokuş eder.
• İçerik Yönetimi – İçerik yönetimi uygulamayı ve Programlanabilir Denetçiler ve IO-süpervizörlerle iletişim ilişkilerini   kurar ve yönetir.
• RPC (Uzak Prosedür Çağrısı) – UDP üzerinden varan döngüsel olmayan(asiklik) iletişimleri yöneten yardımcı sistemdir.   Bu mesajlar Oku/Yaz hizmetleridir.

• DCP – PROFINET cihazları tanımlamak için Keşif Protokolü
• ACP – Alarm üretimi ve salınımını yönetmek için Alarm Kontrol Protokolü

• Soketler – Gönderme/Almayı destekleyen UDP mesajlarının soket uygulamalarıdır.
• EDD – Eternet Cihaz Sürücüsü,siklik,asiklik ve gerçek zamanlı olmayan (NRT) mesajlar için gönderme ve alma hizmetleri sağlar.
• KONTROLCÜ – Kontrolcü, Çerçeve Yönetimi ve yönlendirme hizmetleri sağlar.   Çerçeveler EDD ye yönlendirilir yahut işleme tabi tutulması için Soket arayüzlerine.

Arayüz Modülleri ( gray )

Arayüz modülleri,PROFINET IO çekirdeği ve RTOS arasındaki arayüz arayüzü temin eder. Bunlar çoğunlukla standart RTOS bileşenleridir fakat bazısı PROFINET IO işlemini desteklemek için modifiye edilmiş olmalıdır. OS ayırma katmanı   , RTOS sağlayıcısı tarafından en azından kısmen temin edilmeyen tek katmandır. Soyutlama katmanı RTOS OS çağrılarına PROFINET çekirdek işletim sistemi çağrıları haritalar ve bu RTOS’a özgüdür.

PROFINET Kurulum Yapısı

PROFINET IO aygıtları sıklıkla Siemens Step 7 yazılımıyla yapılandırılmıştır. Step 7 kullanılarak, cihaz açıklamaları, GSDML dosyalarından yüklenir. I/O kurulumları Siemens IO denetçi tabloları içerisine gönderilir ve IP adresleri her PROFINET IO aygıta ilişkilendirilir. Resim 2 grafiksel olarak bu sistemin yapısını temsil eder.

 

PROFIBUS NEREDE UYUMLUDUR?
Profibus ® , çalışma alanı seviyesindeki aygıtlar ve programlanabilir denetçiler arasında bilgi işleminin aktarımı için dünya çapında bir standarttır. Profibus ve PROFINET IO arasında, I/O verisi ve diğer bilgi dolaşımı nasıl olur? Fiziksel aşamada bu iki iletişim ağı tamamıyla uyumsuzdur. Profibus özünde 12M maksimum baud hızında bir RS485 tabanlı iletişim standardıdır. PROFINET ise  bir dünya çapında standart olan Ethernetin çekirdeğindedir.

Protokol seviyesinde tamamıyla uyumlu mudurlar? Profibus ile I/O sürülür.

Veri, Profibüs Master ve slave arasındaki anlaşma tarafından yorumlanan girdiler ve çıktıların blok öbekleri olarak transfer edilir. PROFINET ayrıca girdi ve çıktıların bloklarında transfer edilen veriyle çalışır. Her iki sistemde de, bir Master yahut IO-denetçi ve bir veya birden daha fazla IO cihazı bulunur. Bir Profibus Master cihaz Profibus ağının tüm verisine erişebildiğinden iletişimler geçiş kapısı için mantıksal alan Profibus ağının Master cihazı gibidir. Bu Şekil 3’de gösterilmiştir.

 

 

Figure 3 – Profibus Proxy İşlemi

PROFİNET SERTİFİKASYON

Profibus’tan farklı olarak tüm PROFINET IO cihazları ürün lansmanından önce sertifikasyona geçmelidirler. Profibus Kullanıcı Organizasyonu Sertifikasyon Ofisi PROFINET IO aygıtlarının sertifikalanabileceği yerde test merkezleri kurmakla sorumludur. İlk PROFINET IO test merkezi Almanya ‘da kurulmuştur. 2005’te ABD’de bir test merkezi açılmıştır. Bir PROFINET IO aygıt sertifikalaması 3 adımlı bir süreçtir:

• Runtime Yazılım Sertifikası – Tüm runtime arayüzleri PROFINET IO şartnamesiyle uyumlu olmak üzere test edilmiştir.

• Mühendislik Modeli Sertifikası – PROFINET IO aygıtı bir mühendislik aracıyla uyumlu olmak üzere test edilmiştir.

• Alan Uyumu – PROFINET IO cihazı çalışma alanı çevresinde uyumunu doğrulamak için PROFINET IO aygıtlarının ağında test edilir.
• PROFINET IO sertifikası genellikle başlangıcından 8 haftaya kadar sürer. Çalışan bir aygıt Test Merkezine sunulmalı.

NASIL BAŞLANIR

The PROFINET Runtime Core yazılımı zip dosyası olarak üye olunduktan sonra Profibus International’dan ücretsiz olarak indirilebilir. PROFINETi spesifik RTOS’a taşımak , geliştiricinin her PROFINET bileşenini taşımasını gerektirir. Taşınacak bu bileşenler RPC, İçerik Yöneticisi, Yuva Arabirimi, Discovery Protokolü, Alarm Handler Arayüzü ve Ethernet Aygıt Sürücüsü içerir. PROFINET entegrasyon kılavuzu bu bileşenlerin her birinin taşıması için özgün talimatlar verir. Bu girişime başlamadan geliştiricinin Microsoft RPC, COM, Sockets ve C++’da deneyimim olması gereklidir. RTOS’unuzun spesifik işlemlerinde, TCP/IP yığınınızın işlemlerinde ve işlemcinizin temellerinde kapsamlı bir geçmiş ayrıca önemlidir. PROFINET çekirdek belleğinizi gömülü RTOS ‘unuza taşımak belirgin bir zorluktur. PROFINET çekirdek bellek NetSilicon’dan Net OS için tasarlanmıştır. Diğer çekirdek bellekler mevcut olabilir.

DAHA FAZLA BİLGİ İÇİN
Profibus International, PROFINET Application Layer Service Definition , Version 1.95, November 2004

Profibus International, PROFINET Application Layer Protocol Specification , Version 1.95

Real Time Automation, Inc. (RTA, Inc.) is a member of the Profibus Trade Organization (PTO) and an authorized implementation vendor and member of ODVA.