PROFINET es un estndar Ethernet abierto que cumple la especificacin IEC 61158 para la automatizacin industrial. Este tipo de red permite conectar equipos desde el nivel del campo (PLCs y otros dispositivos) hasta el nivel de gestin (sistemas informticos e internet). PROFINET permite una comunicacin homognea con la ingeniera cubriendo toda la planta industrial y de gestin apoyando las tecnologas de la informacin hasta el nivel del campo.

Al igual que una red Ethernet, Profinet utiliza el conjunto de protocolos TCP/IP para la transferencia de datos en toda la empresa y a todos los niveles. Podra decirse entonces que Profinet es una Ethernet Industrial.

Las redes Ethernet Industrial deben ser altamente confiables y seguir en funcionamiento durante duras condiciones ambientales, interrupciones accidentales de red y fallas de los equipos. La cada de una red puede ser peligrosa y cara. Un elemento clave de preocupacin es el rendimiento de extremo a extremo. Por esto, el determinismo, es decir, la capacidad de garantizar que un paquete es enviado y recibido en un determinado perodo de tiempo, es un importante objetivo para el diseo de las redes industriales.

Al objeto de conseguir tal seguridad, las redes industriales utilizan dispositivos Switch y Procesadores de comunicacin gestionados que permiten asegurar y garantizar la integridad de los datos y el establecimiento sin errores de la comunicacin entre equipos.

PROFINET es la evolucin del estndar abierto de Ethernet industrial para la automatizacin. Utiliza Industrial Ethernet y permite la comunicacin en tiempo real hasta el nivel de campo, aprovechando plenamente los estndares de las tecnologas de la informacin existentes. PROFINET tiene determinismo y permite establecer prioridades en la red, evitando as la saturacin de la red e incrementando por tanto la seguridad en la comunicacin.

CARACTERSTICAS DE PROFINET

PROFINET I/O ofrece funcionamiento en tiempo real para datos de E/S cclicos. Se pueden utilizar los cables y switches estndar de Ethernet. Sistema Maestro-Esclavo, como en Profibus. Se configura como una red de campo. Los dispositivos ya no se direccionan mediante nmero de nodo, sino mediante un nombre. Comunicacin fcil, rpida, flexible y abierta. Protocolo abierto, estndar industrial. Tan sencillo como un bus de campo. Alta velocidad, tiempo de ciclo por dispositivo. 100 metros entre dispositivos. Utiliza conectores industriales apantallados RJ45. Grandes velocidades de transmisin (10-100-1000 Mps). Alta resistencia, a condiciones de humedad, condensaciones, temperaturas extremas, vibraciones e interferencias electromagnticas. Redundancia de anillo rpida (< 200ms). Equipos modulares con sustitucin en caliente. Consta de una total integracin, diagnosis de red integrada en PLC, HMI. Facilidad de mantenimiento. No se producen reflexiones en cables ni problemas de cableado (ej. Ausencia de resistencia terminal) con PROFINET. Los problemas de conexin solo afectan a dos puntos de un enlace y no a la lnea entera (fcil localizacin de fallas). Usando 100Mbit/s Ethernet, PROFINET alcanza una velocidad de transmisin significativamente alta (por ejemplo comparado con PROFIBUS DP). Topologa lineal y estructuras de anillo redundante posibles sin componentes de red adicionales. Soporte de topologas variadas tales como estrella, rbol, bus o anillo (Ver Figura 1). Varios medios disponibles para la red, cable de cobre Cat5, cables de fibra ptica de vidrio y plstico, e IWLAN. Acceso a mquinas y plantas mediante una conexin segura VPN (Paramantenimiento remoto).

Fig. 1 Topologas de red.

Comunicacin va PROFINET

Los equipos dotados con puerto Profinet, como es el caso de la nueva familia de CPUs de Siemens, soportan la comunicacin basada en los protocolos TCP/IP, lo que les permite conexiones y comunicaciones muy diversas para el intercambio de datos a travs del programa de usuario con otros interlocutores va Ethernet.

A continuacin la figura 2 muestra algunas posibilidades de conexin para el S7-1200.

Fig. 2 Posibilidades de conexin del S7 1200.

GLOSARIO

IP

La transferencia de datos con el Protocolo de Internet (IP) es una transmisin no segura de paquetes (datagramas) entre un origen y un destino IP. La suma de comprobacin de 32 bits del paquete Ethernet permite detectar con una alta probabilidad si hay errores en el paquete. Los siguientes protocolos se basan en IP:

TCP

El Protocolo de control de transporte (TCP) garantiza una transferencia de datos completa, sin errores y en el orden correcto del emisor al receptor. TCP est orientado a las conexiones; eso significa que, antes de enviar los bloques de datos, dos estaciones establecern una conexin que se volver a deshacer una vez finalizado el intercambio. TCP dispone de mecanismos para la vigilancia permanente de las conexiones establecidas.

UDP

Al igual que el protocolo TCP, el Protocolo de datagramas de usuario (UDP) permite la transferencia de datos completa y sin errores del emisor al receptor. Sin embargo, a diferencia de TCP, UDP no establece una conexin: cada paquete de datos se trata de forma independiente y no hay confirmacin de transporte. Al suprimirse la vigilancia Timeout y el establecimiento y eliminacin de conexiones, UDP resulta ms adecuado que TCP para las aplicaciones donde el tiempo es un factor crtico. La divisin en bloques de datos y la vigilancia de la comunicacin, caractersticas implcitas de TCP, pueden realizarse con el protocolo UDP en el nivel de aplicacin, por ejemplo, a travs de RPC (llamada de procedimiento remoto).

ETHERNET (tambin conocido como estndar IEEE 802.3)

Es un estndar de transmisin de datos para redes de rea local que utiliza los protocolos TCP/IP, bajo el mtodo de control de acceso al medio conocido como CSMA/CD "Carrier Sense Multiple Access, with Collision Detection". CSMA/CD determina cmo y cundo un paquete de dato es ubicado en el la red. Antes de que un dispositivo Ethernet est habilitado a transmitir datos, primero tiene que escuchar para asegurarse de que el medio est "libre" y no hay otros dispositivos transmitiendo. As cuando la red est libre, los dispositivos inician la transmisin. Durante el proceso de transmisin, el dispositivo tendra que continuar escuchando la red para ver si algn otro dispositivo est tambin transmitiendo. Si no hay ningn otro, entonces el paquete de datos se considera enviado al receptor sin interrupciones. Sin embargo, si durante la transmisin detecta que otro dispositivo tambin est transmitiendo se puede dar una colisin de datos, as pues, ambos detendrn sus transmisiones y realizaran un proceso conocido como back-off en el que esperaran un tiempo aleatorio antes de intentar volver a transmitir nuevamente.

ETHERNET INDUSTRIAL

Es una potente red de rea y clula de acuerdo con los estndares IEEE 802.3 (Ethernet) con la que se pueden crear redes de comunicacin eficaces de gran extensin. Es un sistema que ofrece todo el potencial que ofrece Ethernet, pero utiliza medidas de seguridad, incluidas las de control de acceso y autenticacin, seguridad en la conectividad y administracin, a fin de asegurar y garantizar la confidencialidad e integridad de la red y ofrecer datos libres de interferencias.

PROFINET

Es la evolucin del estndar abierto de Ethernet industrial para la automatizacin. Utiliza Industrial Ethernet y permite la comunicacin en tiempo real hasta el nivel de campo, aprovechando plenamente los estndares de las tecnologas de la informacin existentes. PROFINET tiene determinismo y permite establecer prioridades en la red, evitando as la saturacin de la red e incrementando por tanto la seguridad en la comunicacin.