Cosa sono le reti PROFIBUS e PROFINET? In cosa si differenziano e quale rete è più performante?
Benvenuto su questo sito, siamo nella sezione dedicata all’automazione industriale, e oggi parliamo proprio di reti industriali, in particolare di due delle reti più utilizzate oggi: la rete PROFIBUS e la rete PROFINET.
Ecco cosa impariamo in questa lezione:
Reti e bus di campo industriali.
La rete PROFIBUS.
La rete PROFINET.
Accoppiamento di reti PROFIBUS e PROFINET.
Reti e bus di campo industriali.
Le reti e i bus di campo nell’automazione industriale rappresentano oggetti cardine, dato che senza di queste le apparecchiature, i plc e i sistemi di supervisione non potrebbero colloquiare.
Con l’evoluzione dell’elettronica e dei sistemi informatici, anche le reti impiegate nell’automazione dei processi sono cambiate e sono migliorate, soprattutto oggi che andiamo in contro all’industria 4.0; la tecnologia Ethernet permette scambi dati veloci e integrazione delle varie arie della fabbrica, compresa quella a più basso livello dove le apparecchiature e i controllori risiedono.
La rete PROFIBUS.
Cominciamo col dire che sia PROFIBUS che PROFINET sono largamente impiegate nei sistemi d’automazione Siemens e sono oggi tra le reti più diffuse al mondo.
La rete PROFIBUS (Process Field Bus) è stata introdotta nel 1993, e si è affermata come protocollo di comunicazione industriale ben collaudato.
Pensate che all’anno 2018 più di 45 milioni di impianti impiegavano questa rete, sono dei numeri davvero grandi.
La rete Profibus sfrutta un cavo con due conduttori e uno schermo, e il connettore tipico impiegato con questa rete ha 9 pin (come quello seriale). Su questo connettore solitamente è installata una resistenza che si può escludere e serve a terminare le reti installandola sulle apparecchiature che si trovano ai capi della rete stessa.
Alcuni connettori possiedono un connettore addizionale femmina sul retro per accettare un altro collegamento.
Nella prossima immagina vediamo il cavo Profibus e il tipico connettore di cui abbiamo appena parlato.
Ogni apparecchiatura sulla rete Profibus ha un indirizzo decimale che può essere massimo 127, questo indirizzo viene assegnato tramite degli switch fisici sull’apparecchio oppure tramite tools di configurazione come il TIA Portal della Siemens.
La velocità della rete PROFIBUS va da 9600 bit a 12 megabits al secondo, in accordo anche con la lunghezza dei cavi che può essere massimo di 1000 metri.
Come accennato in precedenza le resistenze terminano i segmenti, eccole nella prossima figura.
La rete PROFINET.
La rete PROFINET è più nuova ed è basata sul protocollo di comunicazione ETHERNET.
Il connettore tipico per questa rete è quello che tutti conosciamo utilizzato anche per collegare i computers alle reti; si chiama RJ-45 e lo possiamo vedere nelle prossime immagini insieme al cavo Profinet.
I cavi PROFINET ufficiali sono di colore verde ma in alcuni casi è possibile utilizzare cavi ethernet standard per collegare le apparecchiature; il cavo ufficiale ha caratteristiche che lo rendono più adatto a lavorare in ambienti meno protetti e ha anche la schermatura migliorata.
La velocità della rete PROFINET è di fino a 100 megabits per secondo, oggi questa velocità può anche essere portata a 1 gigabit per secondo a seconda dalle apparecchiature impiegate nell’automazione; la lunghezza massima di ogni cavo PROFINET è di 100 metri.
Questa rete è molto veloce e il tempo di risposta che offre è inferiore a 1 millisecondo.
Dato che essa sfrutta la tecnologia ethernet, si possono installare routers e switches, e se di tipo industriale questi offrono performance migliori in termini di connessione e robustezza; ecco nella prossima immagine uno switch industriale PROFINET.
Le apparecchiature collegate in rete PROFINET hanno un nome, un indirizzo IP e un MAC ADDRESS, esattamente come tutti gli oggetti collegati sulle reti ETHERNET; nella prossima immagine vediamo una schermata per la configurazione della rete di questo tipo.
Accoppiamento di reti PROFIBUS e PROFINET.
Quando si rende necessario accoppiare una rete Profibus esistente con una moderna rete Profinet si può installare un apparecchio chiamato Proxy, come quello della Siemens modello IE-PB Link. In questo modo le reti possono coesistere e non è necessario sostituire apparecchiature già funzionanti e che non sono ancora arrivate al termine del loro ciclo di vita.
Nella prossima figura vediamo una rete PROFINET accoppiata a una rete PROFIBUS PA attraverso proprio un Proxy; notiamo che sulla rete PROFINET sono installati anche il controller e apparecchiature da campo.
