Introduzione Storica e Motivazioni

PROFINET è un protocollo di comunicazione industriale Ethernet basato su standard aperti, sviluppato e introdotto dall’associazione PROFIBUS & PROFINET International (PI). È stato creato per affrontare le crescenti esigenze di comunicazione nelle applicazioni industriali, unificando la tecnologia Ethernet con le esigenze specifiche dell’automazione industriale.

Le motivazioni principali per l’introduzione di PROFINET includono:

1. Migrazione a Ethernet: L’industria aveva bisogno di una soluzione di comunicazione che sfruttasse l’Ethernet industriale, offrendo vantaggi come velocità elevata, flessibilità e scalabilità, in sostituzione di reti legacy più lente.

2. Interoperabilità: Era necessario un protocollo che consentisse l’interoperabilità tra dispositivi di diversi fornitori. PROFINET aderisce agli standard aperti per promuovere la compatibilità tra dispositivi di diversi produttori.

3. Determinismo: Mentre l’Ethernet standard può avere latenze variabili, PROFINET offre determinismo per garantire una risposta prevedibile in applicazioni in tempo reale.

4. Comunicazione Multidisciplinare: PROFINET è in grado di supportare la comunicazione tra dispositivi di controllo, input/output (I/O), motori, sensori, e altro ancora, consentendo applicazioni multidisciplinari.

Meccanismi di Comunicazione in PROFINET:

PROFINET utilizza una varietà di meccanismi di comunicazione per soddisfare le esigenze dell’automazione industriale:

1. Ciclo di Scansione: Un controller (dispositivo master) esegue un ciclo di scansione ciclico per interrogare i dispositivi connessi (dispositivi slave) sulla rete PROFINET.

2. Telegrammi: I dati vengono scambiati tra dispositivi utilizzando telegrammi. Ci sono vari tipi di telegrammi, tra cui I-Frame (Informazione) per dati e servizi e S-Frame (Supervisione) per la gestione della comunicazione.

3. Modi di Comunicazione: PROFINET supporta modalità di comunicazione come PROFINET I/O, che è ampiamente utilizzata per il controllo di dispositivi di I/O remoti, e PROFINET CBA (Component-Based Automation), che è utilizzata per applicazioni più complesse che coinvolgono componenti distribuiti.

Struttura dei Frames PROFINET:

I frames in PROFINET seguono una struttura ben definita:

– Preambolo: Segna l’inizio del frame ed è utilizzato per la sincronizzazione.
– Header: Contiene informazioni come il mittente, il destinatario, il tipo di frame e altro.
– Dati: Questa è la parte principale del frame, contenente dati o informazioni di servizio.
– Checksum: Utilizzato per il controllo degli errori, assicura l’integrità dei dati trasmessi.

Applicazioni Tipiche di PROFINET:

PROFINET è utilizzato in una vasta gamma di applicazioni industriali, tra cui:

1. Automazione Manifatturiera: È ampiamente utilizzato per il controllo delle linee di produzione, il monitoraggio di macchinari e la comunicazione tra dispositivi di controllo.

2. Automazione di Processo: In settori come chimica, petrolio e gas, PROFINET supporta il monitoraggio e il controllo dei processi in tempo reale.

3. Automazione degli Edifici: PROFINET viene utilizzato per la gestione di sistemi di automazione degli edifici, tra cui riscaldamento, raffreddamento, illuminazione e sicurezza.

4. Automazione dei Trasporti: È utilizzato in applicazioni di trasporto automatico e sistemi di movimentazione.

Vantaggi di PROFINET:

– Ethernet Industriale: Utilizza l’Ethernet industriale, offrendo velocità elevate e scalabilità.
– Interoperabilità: Adotta standard aperti per garantire l’interoperabilità tra dispositivi di diversi fornitori.
– Determinismo: Offre determinismo per applicazioni in tempo reale.
– Comunicazione Multidisciplinare: Supporta una vasta gamma di applicazioni, tra cui controllo, I/O, motori e sensori.

Svantaggi di PROFINET:

– Complessità: La configurazione e la messa in servizio di reti PROFINET possono richiedere conoscenze specializzate.
– Costi Iniziali: L’adozione di PROFINET potrebbe comportare costi iniziali significativi per hardware e formazione.
– Concorrenza: PROFINET compete con altri protocolli Ethernet industriali come EtherCAT e EtherNet/IP (in realtà altrettanto utilizzati da altre case di produzione di sistemi per l’automazione industriale).

In sintesi, PROFINET è un protocollo di comunicazione industriale Ethernet flessibile e scalabile utilizzato in una vasta gamma di applicazioni industriali. Offre numerosi vantaggi, tra cui l’interoperabilità e il determinismo, ma può comportare costi iniziali e richiedere una configurazione complessa. La scelta tra PROFINET e altri protocolli dipenderà dalle specifiche esigenze dell’applicazione