發布日期：2022-07-14 點擊率：88
1.組織
1.1關于PI
PROFIBUS和PROFINET國際組織(PI)是世界上最大的自動化社區，負責管理PROFIBUS和PROFINET兩個最重要的自動化技術。
PI的全球供應商、開發商、系統集成商和最終用戶涵蓋所有行業，共同的興趣在于促進、支持和使用PROFIBUS和PROFINET。
全球和區域有超過1400家會員企業緊密合作，盡可能提供最好的自動化產品。世界上沒有任何其它現場總線組織具有這樣的全球影響力。這就是為什么PROFIBUS和PROFINET能夠成為世界領先的工業網絡。
1.2愿景
在當今嚴峻的商業環境中，只有一種方式才能獲得成功，那就是盡可能使用最好的自動化。在制造工廠，最好的自動化則完全取決于擁有最好的網絡和通信!
作為全球首屈一指的工業網絡系統，PROFIBUS和PROFINET提供了卓越的通信功能，保證了工廠的控制器、監控系統和管理計算機能夠和諧、高效、快捷地工作。
PI是PROFIBUS和PROFINET的國際組織，也與其它自動化組織密切合作，確保這一愿景能夠實現。PI還鼓勵和支持新技術，如IO-link，做為下一代先進傳感器和執行器的通信解決方案，擴展更多的可能性。
PI自動化解決方案提供了與先進技術結合的選擇，心中的目標只有一個--為客戶提供企業領域的最佳運營成效。
1.3成員
PI在全球擁有的成員超過1400家。其中包括了所有的領先自動化供應商，加上許多最終用戶和其他組織，如世界各地的大學，通過使用先進技術，提高了市場上的競爭力并且獲益。
PI最重要的目標是使PROFIBUS和PROFINET技術不斷發展，為最終用戶轉移知識并保護用戶投資。
該組織的成員可以是硬件、軟件和系統供應商，也可以是最終用戶和運營商、科研機構和聯合會，他們的目的是對PI和各自地區PI協會(RPA)提供支持。
供應商成員受益于全球范圍的專家建議和一系列連續的市場推廣和教育活動。多數地區的PI協會非常活躍，舉辦共同營銷和教育活動，如交易會、研討會、論壇、講習班和基于互聯網的活動，如網絡研討會。
成員單位也受益于一系列的文件，涵蓋規范、標準、行規和工程咨詢，這些都可以免費從網站獲得。成員可訪問網站并下載所需要的文件。
會員的收益還有：
· 成為PROFI網絡工作者：成為PI全球網絡的一部分，并用它影響PI的將來和技術;
· 手中握有全球良好的技術：PI為你管理技術的發展，讓你輕松訪問技術資料;
· 產品推廣：通過公共的全球市場進行銷售，包括在線產品搜索;
· 免費使用的商標標識和營銷材料;
· 由專家和第一手資料支持的網絡實施和維護;
· 信息和培訓：教育機會，包括培訓和使用全球的PI資格中心(PICC)和PI培訓中心(PITC)網絡;
· 通過免費使用專利和技術文件，更快、更容易地開發產品;
· 節省產品開發成本：資格認證的支持和免費的測試產品證書;
· 如果需要了解會員更多的詳細內容，可下載有關文件獲取更多信息。
1.4區域PI協會
區域PI協會(RPA)是世界各地PI的代表。每個RPA都通過本地的活動在本地區支持PROFIBUS和PROFINET。目前，在世界各地有27個本地組織。
· 找到本地的合作伙伴
· 區域聯系
對于各地的成員，當地的RPA是成員的聯系點。PRA必須滿足一系列由PI制定的標準，并具有發展本地會員的資格。他們還要負責本地區內的活動，推進PROFIBUS和PROFINET的品牌和技術。這些活動包括市場營銷、交易會、研討會、講習班和新聞發布會，并在當地翻譯和出版相關資料。對于新的開發者和用戶，PRA可能是一個最好的“第一接觸點”。
PRA與很多本地化機構有著密切的聯系，包括PI資格中心、測試實驗室和培訓中心。PRA在一年中會組織幾次會議，討論共同的問題，并更新最新的發展動態。
1.5機構與支持
為了確保產品和設備的高品質，以及為客戶提供合格的技術支持與咨詢服務，PI設立官方機構。這些機構包括PI資格中心，PI培訓中心和PI測試實驗室。
通過審計，定期走訪和現場巡查，PI確保這些機構能夠達到標準和規定的質量水平，并能對世界各地提供支持。
· 認證人員
PI與區域PI協會和PITC合作，為希望成為認證工程師或PROFIBUS和PROFINET設備安裝者的人員，提供正式的培訓課程。
這些課程全年定期在世界各地舉行。可在網站查看即將到來的課程列表。
認證工程師或安裝人員可以通過“認證標識”確認他們的身份。他們的名字也列在網站上，以便最終用戶尋求他們對PROFIBUS或PROFINET網絡的支持，這樣可以很容易地找到一個合適的人選。通過認證的人員可以確保工作按照最高的標準執行，有資格的人員知道最新的技術。
· 工作組
PI承擔的所有項目 -- 從寫PROFIBUS和PROFINET的最初規范到組織大型的營銷活動 --都委托給項目/工作組-- 來自成員公司的專家志愿者。目前，有50多個項目/工作組正開展相關工作，參加的人數超過了500。由PI發起，技術委員會(TC)負責成立和組建項目/工作組。
PI中的每個成員都有參加這些項目/工作組的權利。
沒有哪個現場總線組織具有這樣的專業能力、承諾和人力資源，把PI的項目/工作組帶入現代自動化。通過在行業提供標準化和一致性解決方案，PI確保工廠運營人員可以優化生產線，實現利潤最大化。
· 問，看，聽，學
PI的研討論壇是由PI社區專家推出的一種非常好的方式。由專家解答問題并在知識庫存檔，結果為所有人共享。
PROFIBUS&PROFINET論壇–歡迎大家加入PI論壇討論問題!
· 博客與社交媒體
博客和社交媒體平臺是一種樹立社區意識的重要方法。可以讓PI專家表達他們自己的想法，更重要的是，他們可以與你進行互動。你可以向別人學習知識，同時讓別人了解你的觀點。不要害怕參與討論，反饋意見有助于我們提高服務和產品水平。
PROFIBlog–是由PROFIBUS&PROFINET北美的卡爾·亨寧所創建的博客。
去社交媒體平臺“星”(Xing)和“領英”(linkedIn)會見我們的PROFIBUS&PROFINET群體吧。
1.6全球協作
PI與志同道合的組織在自動化方面擴展了合作范圍。PI相信：這種方法可以為最終用戶提供專業知識、經驗和資源，增加價值，追求共同的目標，從而幫助他們緊跟全球自動化的發展。
PI與多個組織合作，如DKE、IEC、ISA、NAMUR、AIDA、大學，當然還有最終用戶和供應商社區。此外，還與Interbus組織緊密合作，為他們首選PROFINET提供工業以太網的解決方案。
三項重要的技術合作有：
· ECT(EDDL合作團隊)-- EDDL，或電子設備描述語言，是主要制造廠家描述數字設備的訪問信息。在過程工業，有超過1500萬臺設備使用電子設備描述。主要的過程控制系統和維護工具供應商都使用該技術，用來支持設備的診斷和校準。詳情可訪問EDDL網站。
· FDI(現場設備集成)-- 該項目旨在開發一種單一接口，提供結合FDT(現場設備工具)和EDDL(見上文)技術的公共解決方案。 FDT標準化了現場設備與系統之間的通信接口。它獨立于通信協議，以及設備或主機系統的軟件環境。 FDI將利用OPC基金會統一架構(UA)技術的先進功能。OPC是另一個全球自動化組織，與PI有著密切聯系。詳情可訪問FDT的網站。
· WCT(無線合作小組)-- 聯合項目，在HART有線通信的基礎上，在過程工業優化使用無線技術WirelessHART標準。
2.技術
2.1概述
· PROFINET -- 領先的工業以太網標準
PROFINET已成為市場上領先的工業以太網標準。這種在全球建立并面向未來的技術得到了許多產品供應商的支持，從而確保了長期可持續發展并保護用戶的投資。
在市場上使用的PROFINET設備數量，在近幾年的增長高于平均水平：到2013年底，安裝的設備超過7600000臺，而且數量不斷增長...
· 所有的工業和分支
PROFINET使用與辦公室和IT部門相同的以太網。然而，它的能力得到了加強，以滿足工業應用中遇到的最苛刻的條件。
無論工業應用涉及的是工廠自動化、過程自動化、或驅動器(帶或不帶功能安全)，PROFINET都是全線的首選。由于該技術已是汽車行業的標準，所以還可廣泛用于機械制造，并經過食品、包裝、物流等行業的充分驗證，在所有應用領域都可以找到PROFINET的用例。
· PROFINET是專為工業自動化環境而設計
2.2收益
· 覆蓋了所有的通信要求
憑借其集成的、基于以太網的通信，PROFINET可以滿足各種工業需求，從數據密集型參數分配到同步I/ O信號傳輸。在所有應用中可使用相同的電纜完成通信，而且包括了從簡單的離散控制到非常苛刻的運動控制。在PROFINET網絡中，可以進行基于TCP/ IP的通信，例如，從控制室進行現場設備診斷或通過因特網進行遠程維護，他們的實施是可以并行完成的。
· 靈活的網絡拓撲結構
PROFINET具有靈活的線形、環形和星形結構，PROFINET IO可滿足現有工廠的各種需求，從而消除了昂貴的定制解決方案。因為該方案完全基于標準的以太網，可以容易地結合有線和無線的物理層傳輸。其結果是，無線以太網(WLAN)和藍牙(blue tooth)可以透明地集成到該解決方案，其中包括實時數據。
· 提高可用性
PROFINET IO集成了冗余解決方案，從基于IT機制的網絡冗余，為快速控制過程實現無擾切換，到為連續過程的相關應用實現控制系統冗余。此外，先進的診斷理念可以對網絡拓撲結構和所有設備狀態提供重要數據。這確保了不同廠商的產品、不同位置的設備都能診斷。這種預診斷集成機制提高了生產線的可用性。
· 功能安全深度集成
PROFIBUS已證明的PROFIsafe安全技術也可用于PROFINET IO。通過單一電纜，可以實現標準控制與功能安全的通信，開辟了一種全新的通用與安全一同通信的模式。
· 現場總線系統的統一集成
對于現有使用現場總線結構設備的集成，PROFINET IO的模塊化設備模型采用現場總線特定代理規范的標準。這就確保了一致的尋址、參數分配、現場總線診斷。
2.3如何實現
每個設備開發項目都需經歷產品開發周期。在這個階段，PI和其他成員公司可以為你提供全面的信息和支持。
· 咨詢
為了讓你熟悉PROFINET，你可以利用現有的咨詢服務、書籍、小冊子進行學習，你也可以通過課程、研討會和學習班的形式進行培訓。
· 實施/ 硬件(HW)/軟件(SW)設計
根據你需要的功能，可以為每種用例選擇最合適的實施方法。原則上講，可以使用以下選項：
o 標準微控制器單元(MCU)具有集成或外部標準的以太網控制器或FPGA;
o FPGA具有內部或外部標準的或IRT功能的交換機;
o 模塊具有標準微控制器或微處理器具有IRT硬件的支持;
o 微控制器具有IRT硬件支持和IRT功能的交換機。
各種入門套件和評估板幾乎可用于所有的實現方法。
· GSD
為了快速、輕松地配置自動化系統，現場設備制造商必須為他們的設備提供PROFINET設備描述文件。這種通用站點描述文件(GSD文件，基于XML)是相應PROFINET現場設備的描述，包含需要配置設備的所有信息。
· 認證
為了確保不同廠家現場設備的互操作性和符合性，由認可測試實驗室進行設備認證是由PI規定強制執行的。其結果是，保證了最終客戶的設備有一個高水平的可用性，使你和設備制造商的應用成本風險顯著降低。
3.應用案例
3.1一覽無遺(荷蘭)
項目
普萊馬格茲(Primagaz)公司位于荷蘭的聚特芬，是一家供應丙烷氣體的公司，供氣的方法是使用卡車裝載、運送、卸載丙烷氣體，用戶遍布全國各地。在現場，氣體貯存在大罐中，因安全原因，存儲罐都埋在地下，并有特殊的砂子包圍，形成保護層。
為了確保整個站點的安全，系統集成商清視(Clearvision)實施了基于PROFINET的系統解決方案，監測不同的區域。
方案
清視公司的經理亨克?尤妮森負責開發和安裝系統，他介紹說：“該解決方案最重要的功能是保護站點的安全。除了通常的圍欄，還安裝了大燈阻止未經授權人員進入站區。此外，用攝像系統保護和監控站點。”
另外，緊急停車系統(ESD)集成了20個停止開關，用于存儲氣體的保護設備。如果有一個緊急停止開關動作，該系統將關閉控制電壓、及時供水進行滅火。
清視公司還設計了一個氣體檢測系統，具有一系列防范措施：如果發生氣體泄漏，馬上通過信號指示，然后進行下一步措施，進行一次火焰檢測。該解決方案還能處理其他信息，如從存儲罐和壓縮機得到的錯誤消息。
該解決方案是一種本質安全系統，有問題立即發出信號。通信采用PROFINET實時以太網標準，提供了所需的可靠性。亨克?尤妮森解釋道：“TCP / IP信號可以通過PROFINET網絡傳輸。我們利用這一功能，實現了攝像信號、訪問安全系統和PROFINET控制器的通信。安全管理系統集成了所有各個系統并完成可視化。安裝在控制和監測地點的菲尼克斯(Phoenix Contact)控制器連接到PROFINET網絡，并與幾個遠程I / O站交換數據。該監控攝像機還可以通過PROFINET傳輸它們的數據。
結論
自從2009年11月開始，安全和管理的理念已經在運行中充分地實現了。而這個要求是在改造老產品前2天提出的。普萊馬格茲工廠經理漢斯?格洛塔斯特非常贊賞基于PROFINET的解決方案：“該系統易用且友好。比起原先系統，現在所有信息都顯示的非常詳細。此外，攝像系統為我們提供站點發生的一切，諸如卡車的裝載和卸載。新系統已證明比老系統更可靠。
3.2簡單設計(德國)
項目
在食品工業中，高效率、靈活和安全地實現生產控制已成為日益重要的因素。用戶要求舒爾茨系統技術公司(Schulz Systemtechnik)在其生產線的多個中間站中安裝土豆的清洗設備，還包括一切相關設備，從電源到電機控制器，從可視化設備到完整的電力系統，還有照明設備和電話系統。
該工廠一年工作365天，每天24小時，4班輪流工作。清洗后的土豆供應給下一步工序，加工成薯條和薯片，安裝過程不干擾其他設備;高水平的可靠性、失效保護和可用性是該項目的重中之重。
解決方案
各種協議和有200多種設備參與，如操作面板、驅動器和I / O系統，使土豆清洗機連網面臨挑戰。 PROFINET，以太網和屋內網絡需要運行在同一根電纜上。此外，可視化需要在所有的工位上實現。
為了避免網絡故障，使用高效過濾機制的有源設備可以降低廣播流量。最后選擇了管理型交換機(魏德米勒)，具有附加特性和各種設置選項，提供了機器與工廠之間，以及與高層的辦公網絡之間的可靠通信。
結論
舒爾茨系統技術公司的主任工程師給出了他的經驗：“當建立結構化網絡時，PROFINET意味著有更多的靈活性，在PROFINET網絡中使用管理型交換機是理想的解決方案。它們提供了一種建立復雜網絡的簡單方法。”
3.3先進工廠(比利時)
項目
奧迪的A3、A4和A5工廠都建在英戈爾斯塔特(德國)。而新奧迪A1的工廠建在布魯塞爾(比利時)。布魯塞爾工廠仿照英戈爾斯塔特的工廠建造，但奧迪高層提出了要對這家工廠進行優化，詳細到最微小的細節。作為目標，項目完成后，要求比起其他多數汽車制造廠更加先進。
解決方案
效率、成本效益、模塊化設計和標準化是奧迪生產系統的關鍵詞。所有工廠必須以同樣的方式盡可能快地運行，車間內的所有系統和工作設備必須按照這個原則實現最佳契合。菲尼克斯公司(Phoenix Contact)對此做出了重大貢獻 -- 不僅提供了高性能硬件，還提供了強大的軟件和現場培訓和支持。所有的PLC、可視化系統、甚至是電器柜，都按規范盡可能一致地部署，使得建設、運行和維護變得非常容易。菲尼克斯公司的PLC，已經在英戈爾斯塔特使用，而且選擇PROFINET作為網絡系統，實現機器人之間和與運輸系統的通信。
菲尼克斯公司還提供了工業PC、控制面板、開關、I/O模塊、引線、安全繼電器和終端端子。強大的RFC470帶有標準的PROFINET、Interbus和“板上”以太網用于控制。每個RFC位于帶有主控面板的盤柜內。此外，還有大量的輔控面板通過PROFINET/以太網連接到RFC。很多分散的電機驅動器也可以通過Interbus和PROFINET由RFC驅動。僅在鈑金車間，就有102臺主控面板和300多臺輔控面板。
結論
由于大規模的PROFINET網絡以及各個裝配線的諸多優化，特別是在新的鈑金車間增加了450臺機器人，這使奧迪公司成功地打造了歐洲歷史上最現代化的奧迪工廠。
（羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華镕）
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