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Definition Was ist PROFINET?

PROFINET ist ein offener Industrial-Ethernet-Standard. Er ist für industrielle Anwendungen wie die Fertigungs- und Prozessautomatisierung vorgesehen und ermöglicht die Datenkommunikation mit deterministischen Zykluszeiten. Der Standard ist modular aufgebaut, unterstützt verschiedene Übertragungsmedien und nutzt TCP/IP. Für die unterschiedlichen Funktionen und Anforderungen an die Echtzeitkommunikation definiert er vier Konformitätsklassen.

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

PROFINET steht für Process Field Network. Es handelt sich um einen offenen Standard für industrielles Ethernet von Profibus & Profinet International (PI) und der PROFIBUS-Nutzerorganisation e.V. (PNO). Der Standard ist Nachfolger von PROFIBUS und in den IEC-Normen IEC 61158 und IEC 61784 spezifiziert.

Das Kommunikationskonzept ist modular aufgebaut, ermöglicht einen echtzeitfähige Datenaustausch und erlaubt die Integration verschiedener Feldbussysteme wie PROFIBUS, DeviceNet oder Interbus. Technisch basiert Process Field Network auf Ethernet und TCP/IP. Es werden verschiedene Übertragungsmedien unterstützt.

Für die unterschiedlichen Funktionen und Anforderungen an die Echtzeitkommunikation definiert PROFINET vier Konformitätsklassen mit den Bezeichnungen CC-A, CC-B, CC-C und CC-D. Abhängig von den Konformitätsklassen lassen sich Buszykluszeiten von einigen Millisekunden bis in den Mikrosekundenbereich erzielen.

Der Standard ist für den Einsatz in der Prozessautomatisierung, Gebäudeautomation, Antriebstechnik und Fertigungstechnik vorgesehen. Die Kommunikation ist von der Unternehmensleitebene bis zur Feldebene durchgängig. Process Field Network hat weltweit eine hohe Akzeptanz. Viele Millionen Geräte arbeiten auf Basis dieses Industrial-Ethernet-Standards.

Grundsätzliche Funktionsweise und Eigenschaften

Auf Basis von Fast Ethernet lassen sich verschiedene Netztopologien wie die Linien-, Stern-, Ring- und Baumtopologie realisieren. PROFINET I/O definiert die Datenkommunikation und folgt dem Provider-Consumer-Modell. Das Modell kennt mit dem IO-Device, IO-Controller und IO-Supervisor drei verschiedene Gerätetypen.

Bei einem IO-Device handelt es sich um ein dezentral angeordnetes Feldgerät, das per PROFINET IO an ein oder mehrere IO-Controller angebunden ist. Es wird vom IO-Controller gesteuert und kontrolliert. Mit einem IO-Supervisor lassen sich IO-Devices parametrieren und diagnostizieren. Ein IO-System benötigt mindestens einen IO-Controller und ein oder mehrere IO-Devices.

Jedes Automatisierungsgerät mit Ethernet-Schnittstelle kann prinzipiell gleichzeitig IO-Controller und IO-Device sein. Der IO-Supervisor ist optional und oft nur temporär eingebunden. Mit dem beschriebenen IO-System lassen sich Prozessdaten in Echtzeit austauschen.

Für die verschiedenen benötigten Funktionalitäten und die unterschiedlichen Anforderungen an die Echtzeitkommunikation beschreibt der Standard diese vier Konformitätsklassen (Conformance Classes, CC):

  • CC-A: Grundfunktionen (typischer Anwendungsbereich ist die Gebäudeautomation)
  • CC-B: erweiterter Funktionsumfang für Topologieinformationen, höhere Robustheit, Redundanz und Netzwerkdiagnosen
  • CC-C: Erweiterung für die IRT-Kommunikation (Isochroneous Real Time) und taktsynchrone Anwendungen
  • CC-D: Erweiterung für Time-Sensitive Networking (TSN)

Vorteile von Process Field Network

Process Field Network bietet zahlreiche Vorteile wie:

  • modulares Funktionsspektrum
  • basiert auf bewährter Ethernet-Technologie und TCP/IP
  • unterstützt unterschiedliche kabelgebundene und drahtlose Übertragungsmedien
  • verschiedene Netztopologien abbildbar
  • ermöglicht Echtzeitkommunikation mit kurzen, deterministischen Buszykluszeiten
  • verschiedene bestehende Feldbussysteme wie PROFIBUS, DeviceNet und Interbus integrierbar
  • einsetzbar für unterschiedliche Anwendungen der Fertigungs- und Prozessautomatisierung
  • einfach erweiterbar
  • integrierte Diagnosefunktionen
  • integrierte Sicherheitsfunktionen
  • automatisierte Redundanz – hohe Verfügbarkeit und Betriebssicherheit
  • integrierte Funktionen zu Optimierung der Energieeffizienz
  • weltweit akzeptierter Standard
  • Interoperabilität und Konnektivität der Geräte verschiedener Hersteller
  • kontinuierliche Weiterentwicklung des Standards

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