Profinet Nedir?

Profinet, IIB 61784-2 (İletişim Profili Ailesi 3 (PROFIBUS & PROFINET)- RTE iletişim profilleri) uyarınca Profibus International (PI) birliğinin Endüstriyel Ethernet açık standardıdır ve otomasyon ağlarında en yaygın kullanılan standartlardan birisidir.

Profinet, Endüstriyel Ethernet, TCP / IP ve IT dünyasından bazı iletişim standartlarına dayanmaktadır. Özellikleri arasında veri yolu üzerinden iletişim kuran cihazların veri yolu içinde yapılan taleplerin işlenmesinde iş birliği yapmayı kabul ettiği gerçek zamanlı ethernet bulunmaktadır.

Ethernet kablosu gibi temel bir bağlantı ve OSI modelinin 1. ve 2. seviyelerine eşdeğer bazı kurulan iletişim çerçeveleri ile başlayan PROFINET, ProfiSafe ve ProfiEnergy gibi özel kullanım için “profiller” adı verilen yeni işlevler içermektedir. İletilen her veri durumu için özel bir seviye 7 tadil edilebilir (uygulanabilir). ProfiSafe durumunda, güvenlik verileri ve ProfiEnergy durumunda, enerji tasarrufu ve kontrolü için veriler ve komutlar bulunur.

Bu protokol ile cihazları, sistemleri ve hücreleri (yalıtılmış cihaz setleri) bağlayarak, iletişimin hızını ve güvenliğini arttırıp, üretimi optimize ederek maliyetleri düşürmek mümkündür. Profinet, özellikleri sayesinde, BT ağlarına daha tipik olan ethernet iletişimi uyumluluğunu sağlar ve özelliklerinden yararlanır. Tek fark, endüstriyel ağın gerektirdiği gerçek zamanlı performansa kıyasla, kurumsal ağlarda bulunan bir ethernet iletişiminin hızıdır.

Ek olarak, E/S düzeyinde profinet standardının kullanılması aşağıdaki avantajları sağlayabilir:

• Altyapılarda iyileştirilmiş ölçeklenebilirlik.
• Ağ üzerinden saha cihazlarına erişim. Haberleşmesinde ethernet kullanan bir protokol olan haberleşme protokolü, saha şebekelerine diğer şebekelerden kolay bir şekilde ulaşılmasını sağlar.
• Bakım görevlerinin yerine getirilmesi ve herhangi bir yerden hizmet sağlanması. Uzaktan bakımın yapılması için saha cihazlarına örneğin VPN gibi güvenli bağlantılar üzerinden erişmek mümkündür.

Profinet Bağlantı Şeması

Modbus, Profibus ve Profinet bağlantı şeması

Profi-net Haberleşme

Profi-net; 3 haberleşme servisini kullanır:

• Standart TCP / IP: Bu hizmet, paramterizasyon, video/ses iletimi ve verilerin daha yüksek bir seviyedeki IT sistemlerine aktarılması gibi belirleyici olmayan işlevler için kullanılır.
• Gerçek Zamanlı: TCP/IP katmanları, 1-10 MS aralığında bir gecikmeyle çalışan deterministik otomasyon uygulamaları için kullanılmaz. Bu, hareket kontrolü ve yüksek performans gereksinimleri dahil, tipik E/S uygulamaları için uygun yazılıma dayanan bir çözümdür.
• Eşzamanlı Gerçek Zamanlı: Programlanan sinyalin önceliklendirilmesi ve programlanan anahtarlama hareket kontrolü gibi uygulamalar için yüksek hassasiyetli senkronizasyon sağlar. Milisaniyenin altındaki aralıklarda döngü hızları, mikrosaniyenin altındaki mikroskopta (dijital sinyaller gönderilirken geçici değişiklik) mümkündür.

Profinet Protokolleri

Profinet bağlamında tanımlanmış çeşitli protokoller vardır. Aşağıda kendi özel kullanımlarıyla birlikte bu protokollerin bir listesi bulunmaktadır.

1. PROFINET / CBA Protokolü: Endüstriyel ortamlarda dağıtılan otomasyon uygulamalarıyla ilgili protokol.
2. PROFINET / DCP Protokolü: Keşif ve temel yapılandırma. Aygıtların ve IP adreslerinin adlarını yapılandırmak için kullanılan bağlantı katmanını temel alan bir protokoldür. Bir ağla sınırlandırılmıştır ve temel olarak DHCP sunucusu bulunmayan küçük ve orta uygulamalarda kullanılır.
3. PROFINET / IO Protokolü: Bazen PROFINET-RT (RealTime) olarak adlandırılır, merkezi olmayan çevre birimlerle iletişim kurmak için kullanılır.
4. PROFINET / MRP Protokolü: Medya yedekleme protokolü. Ağın bir halka topolojisine sahip olması durumunda, arıza olması durumunda ağların yeniden yapılandırılması için temel prensipleri kullanır. Bu protokol türü, maksimum kullanılabilirlik gerektiren ağlarda kullanılır.
5. PROFINET / MRRT Protokolü: Hedefi PROFINET / RT için medya fazlalığı için çözümler sunmaktır.
6. PROFINET / PTCP Protokolü: Çeşitli PLC’lerde saat/zaman sinyallerini senkronize etmek için link katmanına dayalı Hassas Zaman Kontrol Protokolü.
7. PROFINET / RT Protokolü: Gerçek zamanlı veri transferi.
8. PROFINET / IRT Protokolü: Eşzamanlı verilerin gerçek zamanlı olarak aktarılması.

Profinet Kablo Bağlantısı

profinet kablo bağlantısı

Profinet Nedir?

Profinet, endüstriyel otomasyon sistemlerinde kullanılan, Ethernet tabanlı bir iletişim protokolüdür. PROFIBUS & PROFINET International (PI) tarafından geliştirilmiş olan bu açık standart, üretim sistemlerindeki cihazların birbirleriyle gerçek zamanlı ve güvenli şekilde haberleşmesini sağlar. 

Profinet, PLC’ler (Programlanabilir Lojik Kontrolör), sensörler, motor sürücüleri, robotlar ve SCADA sistemleri arasında yüksek hızlı veri alışverişine olanak tanır. Sahip olduğu ölçeklenebilir yapı sayesinde küçük üretim birimlerinden büyük fabrikalara kadar her ölçekte kullanılabilir. Yüksek performansı, esnekliği ve geleceğe dönük dijitalleşme uyumu sayesinde Profinet, endüstriyel iletişimde yaygın olarak tercih edilen bir çözümdür.

Profinet Nasıl Çalışır?

Profinet, Ethernet ağı üzerinden cihazlar arasında veri iletişimi sağlayan bir sistemdir. Standart Ethernet altyapısını kullanarak üretim hattındaki bileşenler arasında hem döngüsel (cyclic) hem de olay bazlı (acyclic) veri aktarımı gerçekleştirir. Her bir Profinet cihazı, belirli bir IP adresine sahiptir ve ağ üzerindeki diğer cihazlarla bu adres üzerinden iletişim kurar.

Profinet’in temel avantajı, gerçek zamanlı (Real-Time) veri transferi sağlamasıdır. Bu sayede kontrol sistemleri üretim hatlarını gecikme olmadan yönetebilir. Ayrıca yapılandırma yazılımları aracılığıyla cihazların tanımlanması, parametrik olarak ayarlanması ve izlenmesi kolaylaştırılır. Ağ üzerindeki cihazlar arızalandığında ya da değiştirildiğinde sistem otomatik olarak yeniden tanıyabilir, bu da bakım kolaylığı sağlar.

Profinet Türleri ve Standartları

Profinet, farklı kullanım senaryolarına uygun olarak birkaç temel türde yapılandırılabilir. Her biri farklı ölçek, uygulama ve performans ihtiyaçlarına yanıt verir.

Profinet IO

Profinet IO, merkezi kontrol birimi (örneğin PLC) ile dağıtık çevre birimleri (sensörler, aktüatörler vb.) arasındaki veri iletişimini sağlar. IO kontrolör, verileri işlerken, IO cihazları veri sağlayan uç birimlerdir. Gerçek zamanlı kontrol gereksinimlerine göre optimize edilmiştir ve en yaygın kullanılan Profinet yapılandırmasıdır.

Profinet CBA

Profinet CBA (Component Based Automation), daha çok modüler sistemlerde tercih edilen bir modeldir. Farklı sistem bileşenlerinin birbirinden bağımsız olarak geliştirilip bir araya getirilmesini sağlar. CBA, karmaşık sistem entegrasyonlarında, özellikle fabrika otomasyonu dışında proses otomasyonu gibi uygulamalarda kullanılır.

Profinet RT ve IRT

Profinet RT (Real-Time), standart Ethernet üzerinden yüksek performanslı veri iletimi sağlar ve birçok otomasyon uygulaması için yeterlidir. Ancak hareket kontrolü gibi yüksek hassasiyetli senkronizasyon gereken alanlarda Profinet IRT (Isochronous Real-Time) kullanılır. IRT, gecikmeyi mikrosaniye seviyesine indirerek, hareketli parçaların mükemmel uyumla çalışmasını sağlar.

Profinet DCP

Profinet DCP (Discovery and Configuration Protocol), cihazların ağ üzerindeki tanımlama ve temel yapılandırma işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılır. DHCP sunucusu gerektirmeyen küçük ve orta ölçekli sistemlerde yaygın olarak tercih edilir. Bu protokol sayesinde cihazlara kolayca isim ve IP adresi atanabilir.

Profinet MRP

Profinet MRP (Media Redundancy Protocol), halka topolojisinde kurulan ağlarda yedeklilik sağlar. Ağda bir arıza meydana geldiğinde, bağlantıların alternatif rotalar üzerinden yeniden yapılandırılmasını mümkün kılar. Böylece sistem kesintisiz bir şekilde çalışmaya devam eder.

Profinet MRRT

Profinet MRRT (Media Redundancy for Real-Time), gerçek zamanlı veri iletimi (RT) için medya fazlalığı çözümleri sunar. Kritik uygulamalarda kesintisiz veri akışı ve daha yüksek güvenilirlik sağlamak amacıyla kullanılır.

Profinet PTCP

Profinet PTCP (Precision Transparent Clock Protocol), farklı PLC’ler arasında saat ve zaman senkronizasyonu sağlamak için geliştirilmiştir. Zaman hassasiyeti gerektiren uygulamalarda, cihazlar arası koordinasyonun hatasız bir şekilde yürütülmesine olanak tanır.

Profinet Haberleşme

Profinet, endüstriyel haberleşmede üç farklı servis katmanını kullanarak çeşitli uygulama gereksinimlerine yanıt verir:

• Standart TCP/IP: Video izleme, cihaz konfigürasyonu, raporlama gibi belirleyici olmayan uygulamalarda kullanılır. IT sistemleriyle veri alışverişi için idealdir. 
• Gerçek Zamanlı (Real-Time): 1–10 milisaniye arasında gecikmeye sahip olup, E/S iletişimi ve temel hareket kontrolü için uygundur. 
• Eşzamanlı Gerçek Zamanlı (Isochronous Real-Time): Mikrosaniyenin altındaki senkronizasyon gerektiren uygulamalar için geliştirilmiştir. Robotik ve CNC gibi ultra hassas uygulamalarda tercih edilir.

Profinet ile Profibus Arasındaki Farklar

Profinet ve Profibus, aynı kuruluş tarafından geliştirilmiş olsalar da yapısal ve teknolojik anlamda ciddi farklar taşırlar. Profibus, seri iletişime dayalıdır ve RS-485 protokolü üzerinden çalışır. Profinet ise Ethernet tabanlıdır ve daha yüksek hız, esneklik ve veri kapasitesi sunar.

Profibus daha eski ve köklü bir protokol olup halen birçok endüstride kullanılmaktadır. Ancak dijital dönüşüm ve IoT ihtiyaçları doğrultusunda Profinet daha çok tercih edilmektedir. Profinet aynı zamanda kablosuz iletişim, bulut bağlantısı ve AI tabanlı sistemlerle daha uyumlu çalışır.

Profinet’in Avantajları Nelerdir?

Endüstriyel operasyonların daha verimli, esnek ve kesintisiz ilerleyebilmesi için iletişim altyapısının güçlü olması büyük önem taşır. Bu kapsamda Profinet, sunduğu çeşitli avantajlarla üretim hatlarında güvenilir ve yüksek performanslı veri iletimi sağlar.

• Gerçek zamanlı veri iletimi sayesinde üretim hatlarında anlık karar alma süreçleri desteklenir, üretim gecikmeleri ve arıza kaynaklı duruşlar en aza indirilir. 
• Yüksek hızda ve kararlı veri aktarımı ile sensörler, aktüatörler ve kontrol cihazları arasında kesintisiz iletişim sağlanır.
   
• Üretim tesislerinde ihtiyaçlara göre kolayca ölçeklendirilebilir, böylece küçük makinelerden büyük ve karmaşık hatlara kadar her yapıya entegre edilebilir. 
• Ethernet tabanlı yapısı sayesinde mevcut IT altyapıları ile sorunsuz entegrasyon sağlar ve üretim verilerinin merkezi sistemlere aktarılmasını kolaylaştırır. 
• Otomatik cihaz tanıma, hızlı yapılandırma ve arıza durumunda kendini yeniden yapılandırma özellikleri sayesinde sistem devreye alma süresi kısalır. 
• Cihazlar arası haberleşme sorunları erken tespit edilerek bakım süreleri azaltılır, böylece bakım maliyetlerinde ciddi düşüş sağlanır. 
• PROFINET, geniş protokol desteğiyle farklı üretici cihazlar arasında yüksek uyumluluk sunar, bu da tedarikçi bağımlılığını azaltır. 
• Gerçek zamanlı ve izlenebilir veri iletimi sayesinde kalite kontrol süreçleri güçlenir, üretim hatalarına erken müdahale imkanı doğar. 
• Endüstri 4.0 uyumluluğu ile makineler arası haberleşmeyi ve veri analizini mümkün kılar, böylece otonom sistemlerin geliştirilmesi için uygun altyapı sağlar. 
• Uzaktan erişim ve merkezi kontrol gibi dijital yetkinliklerle, farklı coğrafyalardaki tesislerin tek bir sistem üzerinden yönetilmesi mümkün olur. 
• Sürekli veri akışı ve izlenebilirlik sayesinde enerji yönetimi, çevresel denetim ve sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak daha kolay hâle gelir. 
• Güvenlik protokolleri sayesinde ağ güvenliği sağlanır ve yetkisiz erişim riskleri minimize edilir.

Profinet Nerelerde Kullanılır?

Profinet, endüstriyel otomasyonun hemen her alanında kullanılmaktadır.

• Otomotiv üretim hatlarında robotlar, sensörler ve denetleyici sistemler arasında senkronizasyon sağlar. 
• Gıda ve içecek endüstrisinde hijyenik üretim koşullarına uygun, izlenebilir ve hızlı otomasyon süreçlerini destekler. 
• Ambalaj makinelerinde yüksek hassasiyet gerektiren işlemleri koordine ederek üretim verimliliğini artırır. 
• Robotik sistemler ve CNC tezgahlarında milisaniyelik zamanlamalarla hassas hareket kontrolü sağlar. 
• Kimya, ilaç ve proses kontrol tesislerinde sıcaklık, basınç ve akış gibi parametrelerin anlık takibini mümkün kılar. 
• Enerji santralleri, trafo merkezleri ve altyapı sistemlerinde kararlı ve kesintisiz veri alışverişi sunar.

Profinet ile Endüstri 4.0 Entegrasyonu

Endüstri 4.0, üretim süreçlerinde dijitalleşmeyi ve sistemler arası kesintisiz veri iletişimini merkeze alan bir dönüşüm sürecidir. Bu yeni endüstri paradigmasında, makineler, yazılımlar ve üretim ağları gerçek zamanlı olarak birbiriyle haberleşir, böylece daha esnek, öngörülebilir ve optimize edilmiş üretim ortamları oluşturulur. Profinet, bu dönüşümün temel ihtiyaçlarını karşılayan gelişmiş bir iletişim altyapısı sunar.

Yapay zeka uygulamaları, büyük veri analitiği, bulut tabanlı çözümler ve dijital ikiz teknolojileri gibi Endüstri 4.0 bileşenleriyle yüksek uyumluluk gösteren Profinet, sadece veri iletimini değil, verinin işlenmesini, anlamlandırılmasını ve otomasyon sistemlerine entegre edilmesini de mümkün kılar. 

Bu sayede üretim sahasında bilgi akışıyla birlikte karar alma süreçleri de daha akıllı ve özerk bir yapıya dönüşür. Profinet ile kurulan bu dijital köprü, Endüstri 4.0’ın sunduğu tüm olanaklardan etkin bir şekilde yararlanılmasını sağlar.