Profinet

   

   A utilização do protocolo TCP/IP no meio industrial está relacionada à necessidade de interligar todos os equipamentos da cadeia de suprimentos através de um único protocolo padrão. Dessa forma, seria possível acessar os dados dos dispositivos de campo através do sistema de gerência em tempo real, facilitando o controle da produção, aumentando a produtividade e os lucros. Na arquitetura tradicional isto não é possível devido aos diversos tipos de protocolos existentes.

  O protocolo TCP/IP é utilizado nos meios administrativos há muito tempo. No entanto, no chão de fábrica outros protocolos foram se difundindo devido às vantagens apresentadas com relação aos sistemas convencionais. Existem vários protocolos Fieldbuses, entre os quais podemos citar o CAN, DEVICENET, PROFIBUS, FIELDBUS FOUNDATION, MODBUS, AS-i, SERCOS, entre outros. Sendo que cada protocolo destes elaborou uma forma de enviar os dados do chão de fábrica aos níveis de gerência.
  Surgiu então a idéia de uniformizar o chão de fábrica, sendo desenvolvida para isto a Ethernet Industrial. A idéia inicial era uniformizar toda a cadeia de suprimentos, mas isto acabou não ocorrendo, pois cada fabricante desenvolveu seu próprio aplicativo. Existem então protocolos específicos trabalhando com TCP/IP.
 O Profinet é um padrão aberto do tipo Ethernet industrial. Este padrão é desenvolvido pela Profibus Internacional e pela  Profinet Internacional(PI). Profinet ,que utiliza-se do padrão TCP/IP, é o Ethernet para aplicações em tempo real.
  Existem dois tipos de Profinet : Profinet IO e Profinet CBA. O Profinet IO é utiliza em aplicações em tempo real (rápidas), enquanto que o Profinet CBA é utilizado em aplicações onde o tempo não é crítico. Um exemplo de aplicação da CBA é na conversão para Profibus DP.

    Na figura acima podemos notar que a Profinet pode apresentar três formas distintas, sendo duas para aplicações em tempo real e uma para aplicação em tempo não-real.
   A primeira delas se baseia na arquitetura TCP/IP pura, utilizando Ethernet na camada 1 e 2, IP na camada 3 e o TCP ou UDP na camada 4. Esta arquitetura é denominada não-real time (Non-RT) pois seu tempo de processamento se aproxima dos 100 ms. A grande aplicação deste tipo de configuração é para comunicação com Proxis ou configuração da própria rede. Os Proxis são conversores de um determinado protocolo em outro, por exemplo, Profinet para Profibus ou Interbus-S. Na imagem abaixo podemos ver Proxis sendo utilizados para tais aplicações.

  Proxy Profinet/Profibus e Profinet/Interbus

   Uma segunda configuração que pode ser utilizada é uma interligação direta da Ethernet existente nas camadas 1 e 2 com o nível de aplicações. Neste caso, as mensagens trocados se tornam menores e o tempo de resposta diminui bastante. Tais aplicações são denominadas Soft Real-Time e podem utilizar tanto Profinet IO quanto Profinet CBA.

  A terceira maneira é utilizando a configuração Isochronous Real Time (IRT) para aplicações onde o tempo de resposta é crítico e deve ser menor que 1ms. Uma das aplicações em que se utiliza a IRT é em controle de movimento de robôs quando o tempo de atualização dos dados deve ser pequeno. Para tais aplicações é necessário um hardware específico que consiga processar informações neste tempo, sendo utilizado o processador ERTEC 400 da SIEMENS. A rede Profinet IO é a única utilizada neste caso.