PROFINET在制造业中的应用

快速、安全的端到端通信

通过PROFINET,持续获得竞争优势,涵盖从工程、运营阶段到服务阶段。通过使用该开放式以太网标准,完全自由地进行设计 — 无论是连接各种设备还是网络拓扑。同时,还可实现从现场层直到云端的一致性端到端通信。

创新性机械解决方案

通过在机械制造中采用PROFINET,可更灵活、更自由地构建机械架构和自动化 — 仅需一根电缆即可实现所有I/O和以太网通信,且不会降低机械安全性。 

支持各种标准,开放性好

基于成熟标准的开放式通信

通过在机械上采用PROFINET开放式标准,进而使用统一标准(IEC 61158/61784),可实现不同制造商产品之间的端到端通信。

 

PROFINET基于国际以太网标准(IEEE 802.3,IT领域的标准),完全支持TCP/IP,从而可通过TCP/IP传送参数、组态和诊断数据。而过程数据和报警信息通过实时通道传输。这些操作均通过一根PROFINET电缆实时完成。此外,通过PROFINET,还可经济地将机械连接至IT网络或互联网,从而提供远程服务。由于PROFINET 100%基于以太网,因此,客户将自动获益于以太网标准的创新。

 

另外,利用PROFINET,还可通过工业无线局域网(IWLAN)自由集成移动设备。

通过集成有PROFIsafe的PROFINET实现机械安全

无论是法律要求还是出于责任,机械都必须满足不断增长的功能安全要求。PROFINET则提供了一种确保故障安全通信的高效方法:使用与过程数据相同的电缆传输安全数据,从而大幅降低布线和维护成本,而无需使用特殊网络部件。此外,使用工业无线局域网(IWLAN)也可实现故障安全通信:无论何情况下,信号传输均采用SIL3(安全完整性等级3)的集成PROFIsafe协议进行保护。必要时,机械将自动切换至所需安全模式,例如,安全扭矩关断(STO)或安全限速(SLS)——全部均经TÜV认证。

 

共享设备功能也支持故障安全:它可用于允许对同一个PROFINET I/O设备进行标准控制和故障安全控制访问,以此可简化无特定安全导向的应用中集成故障安全功能。

将机械简便地集成到工厂中

通过在机械制造中采用PROFINET,可确保机械间的无缝通信,完美集成到现有工厂中,同时,将机械数据传送到公司层级。从而确保更高灵活性、更高吞吐量,大幅提高整个生产线的生产率。

端到端机械通信

端到端机械通信

只有机械能与客户系统中的其他单元进行完美通信,才能进一步提升生产性能和质量。PROFINET非常适用于各种制造商产品之间的通信,确保机械轻松集成至现有网络基础设施中。

 

通过基于PROFINET的端到端机械通信,可采用可灵活调整或扩展的机械模块化结构,以轻松快速响应新的市场需求。而且通过智能设备功能,还可将多个本地控制装置分配给上位控制器进行控制,在本地控制层级则与多个外围设备进行通信。上位控制器也可共享外围模块(共享设备),读取具体输入和输出(共享I/O)。这种端到端通信可大幅缩短执行变更所需时间和工作量。

直至管理层(云端)的端到端连接

机械数据的可用性、状态、设备利用率等数据也可用于生产规划。将机械连接至MES可为用户提供这些重要数据。PROFINET可提供MES数据以及过程数据,支持MES和ERP系统。另外,PROFINET还可完美集成到现有基础设施中,无需网关就能将机械连接至工厂的IT网络和互联网,甚至访问云方案以管理机械数据。

缩短上市时间

通过在机械制造中采用PROFINET,可显著降低机械工程成本,加快上市时间。无论是通过选项管理、模块化架构还是支持组态和调试工具,PROFINET均可节省机械成本,缩短产品上市时间。

实现模块化机械设计

实现模块化机械设计

采用模块化设计解决方案,可快速调整机械以满足客户特定要求。PROFINET可为此提供可靠的时间优势。使用网络中的选项处理功能,无需额外的工程成本,即可轻松更改、延伸或扩展PROFINET网络。采用集中和本地选项处理功能,可以一次性组态最大可能的站点,然后针对每台具体机械简便地选择合适的配置。同时,PROFINET网络中的自动地址适配功能也可节省时间:当在中央位置设定一个目标IP地址时(例如,在CPU屏幕上),对应创建的PROFINET I/O系统会自动适应目标IP地址段。

 

智能设备(I-Device)和共享设备(Shared device)功能允许用户以更模块化更灵活的方式创建机械的自动化架构且性价比高:智能设备允许本地控制器作为I/O设备与上位控制系统进行通信,而若干上位控制器则可使用共享设备来同时访问本地控制的指定模块。

 

借助PROFINET driver,用户可以快速开发属于自己的PROFINET应用程序。无论使用哪种操作系统,其都允许在标准PC上经济可靠的实现PROFINET连接。PROFINET driver采用传统PC以太网接口,因此无需专门硬件。

快速直观的调试

快速调试可节省时间和成本,缩短产品上市时间。为此可采用免费的基于PC的PRONETA软件工具来调试机械的PROFINET网络。

该工具可自动读取网络拓扑结构,显示所有连接的PROFINET设备,以便对其进行快速组态,例如,调整其IP地址和设备名称。然后,可使用PRONETA IO检查功能,简单地测试PROFINET网络中的所有部件是否连接正确,该操作甚至可在机械和控制系统完全安装完成之前实现。

最高机械性能

通过在机械制造中采用PROFINET,可显著提升机械能、精度和故障安全功能。具备快速数据交换、高速数据传输、最短抖动时间等优异特征的确定性通信以及额外冗余机制,可确保机械的卓越性能,助力客户在市场上取得成功。

高生产力

高生产力

通过PROFINET,可提高机械的生产能力与产品质量,提高生产速度,提升所有工序的精度。PROFINET IRT适用于运动控制场合,具有抖动时间小于1μs的同步循环。此外,PROFINET网络还支持使用基于时间的I/O组件,根据附加时间信息,可以记录1μs之内实际值或初始化动作,确保机械在最高速时制造过程的绝对精度,而与控制器能力无关。得益于高数据传输速率和高效传输协议PROFINET以及创新的过采样技术,可以制造出数据采集速度极快的机械。

最高机械可用性

最高可用性的高性能机械帮助应对竞争和成本压力。即使无附加冗余硬件,PROFINET也可提高机械的可用性:介质冗余协议(MRP)通过环形拓扑的形式启用冗余PROFINET通信,既可采用外部网络部件实现,也可以直接通过集成式PROFINET接口。通过这种方式,可确保通信不会受到单个部件停机的影响。在网络中断情况下,它也可显著加快故障排除速度,使其能够尽快得到补救。

可持续能源效率

价格压力和越来越严格的环境和能源法规意味着机械性能必须具有很高的能效。至今,PROFINET在这方面做出了重要贡献:客户可在休息时间、周末或正在准备批次时,通过PROFIenergy集中切断机械——连同暂时无需使用的其它耗电设备。从而降低能耗,提高机械竞争优势。

最佳机械服务

通过在机械制造中采用PROFINET,可提供完美的机械服务,包括可靠的现场和远程设备与网络诊断,减少维护时间、成本和停机时间,提高客户满意度。此外,西门子还可在机械的整个生命周期中提供产品、系统和应用服务支持,优化资源利用,并以较低的总体成本实现较高的生产率、灵活性和生产效率。

快速排除故障

快速排除故障

较高的机械可用性对于客户满意度至关重要。通过PROFINET,可确保始终掌握机械的最新状态,并在发生严重损坏之前采取措施:由于PROFINET网络可连接至互联网,因此,可通过互联网使用SIMATIC TeleService软件,配合SCALANCE M路由器来访问机械,并通过基于以太网的机制(TCP/IP,UMTS等)确保直至现场层的全球诊断服务。

此外,还可通过TIA博途户中的端到端系统诊断来检查和查看来自PROFINET网络的诊断数据和消息。必须更换PROFINET设备时,无需使用工程工具即可完成:相关I/O控制器采用拓扑信息识别替换设备,并自动为其分配正确的名称和地址。从而加快设备更换过程,缩短机械停机时间。网络质量是否正常?是否遵守设定的循环周期?这些问题及其他相关问题均可通过使用 Bus Analyzer Agent实时在线分析予以轻松解决。

设计和工程

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PROFINET可降低工厂工程复杂性,并为整个过程实现集中化工程。从而显著加速集成。此外,其最佳的灵活性可简化整个工厂的建造和改建:基于工艺步骤的不同,可添加或更换部件,或复制整个工厂设计。也可重新使用各个工厂部分。大幅提高设计和工程效率。

开放式标准

开放式标准

不同制造商基于PROFINET标准(IEC 61158/61784)的产品可以顺利通信,因为它们具有清晰的定义和明确的角色,如快速启动(设备)、PROFIenergy(能源效率)、参数化和诊断。

可扩展

可轻松集成其他网络部件,包括基于PROFIBUS的旧工厂部分。 

多样性管理

仅需很少工作便可在PROFINET网络中延伸或扩展站点。借助选项处理功能,还可在站内扩展或调整组件,而无需改变网络性能。

灵活的拓扑结构

PROFINET可灵活转移到各种拓扑结构中。除总线形、星形和树形结构外,还可使用冗余环网和无线技术,支持铜缆、玻璃光纤或塑料光纤。工业无线局域网也可集成进来完成无线连接。

调试

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始终伴随工厂调试的一大挑战是从项目开始到完成之间的时间非常紧张。通过PROFINET可节省大量时间,独立测试、调试和验证各个工厂部分。并可根据实施情况,对调试操作进行排程。通过PROFINET,可实现快速、灵活的调试,同时降低成本。

一根电缆即可用于所有用途

一根电缆即可用于所有用途

PROFINET是一种用于传输和传送所有必要数据(如诊断、安全、I/O、能效或TCP/IP数据)的通用网络。没有比它效率更高的了。

布线便捷

通过PROFINET,在现场即可轻松、快速地组装铜缆和光缆,电缆与插头进行了颜色编码分配。可靠的屏蔽层接触、应力释放和铜缆的良好EMC屏蔽,显著降低整个系统生命周期的成本。

设备/网络诊断

可通过标准网络浏览器和集成在产品中的网络服务器直接访问诊断信息,而无需特殊工程。免费PRONETA调试工具可帮助用户执行所有可配置部件接线的I/O检查。甚至可提前测试单个部件。

操作与维护

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工厂必须可靠运行,以实现最高生产效率和生产率。PROFINET可显著提高可靠性,并通过一致的端到端系统诊断来确保对整个工厂的监控。所用生产参数可确保数据的安全性,安全完整性确保人员和机械安全。同时,PROFINET还有助于提高能源效率:使用标准化PROFIenergy配置文件,可在空闲时间内关闭能耗装置,之后根据需要重启。

耐用性/稳定性

耐用性/稳定性

得益于其耐用性,PROFINET也可在电磁干扰关键区域使用而不会出现任何问题。

高传输速率

可将PROFINET设备集成至传输速率更高的网络中——从而保护现有投资。

能效

PROFIenergy可关闭不用的PROFINET设备,记录能量和负载管理的测量值和状态信息。

开放式标准

得益于其开放性,可在PROFINET网络中经由标准以太网(IEEE 802.3)的安全VPN连接访问机械和设备——例如,进行远程维护。安全模块可保护自动化单元和所有无自身保护功能的设备免受未经授权的访问,包括从嗅探到操纵。

安全性

集成安全功能可为人员、机械和环境提供可靠保护,以应对不断提高的功能安全要求。该功能可直接集成在工程、通信和设备中,即使是无线技术也可确保安全。

设备/网络诊断

通过远程访问,可实现全面的网络监控、一致性的端到端系统诊断和安全的远程维护。

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专业人员如何为其机械配置网络

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