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PROFINET : la norme de communication sécurisée dans les réseaux industriels

PROFINET est l’évolution de PROFIBUS et ajoute à cette norme de bus de terrain de nouvelles applications utiles basées sur Ethernet industriel. Mais comment fonctionne PROFINET au juste ? Pourquoi devriez-vous utiliser ce protocole de communication pour l’automatisation d’une usine ou de processus ? Et en quoi diffèrent PROFIBUS et PROFINET ?

PROFINET vous offre les avantages suivants :

  • Intégration simple et fluide des systèmes de bus de terrain établis via des proxys ou des passerelles
  • Sécurité d’exploitation et disponibilité élevées
  • Accès transparent aux données
  • Possibilités de diagnostic détaillées et pertinentes

Les principes de PROFINET

PROFINET permet de réaliser des solutions d’automatisation dans le domaine de l’automation d’usines, de l’automatisation de processus et de l’automation de bâtiments. En outre, ces solutions sont utilisées dans les applications de sécurité ainsi que pour tout l’éventail de la technologie d’actionnement jusqu’à la commande de mouvement synchronisée.

La norme ouverte Ethernet industriel

PROFINET (Process Field Network) est une norme de communication basée sur Ethernet industriel offrant une vaste gamme d’applications. Le bus de terrain utilise TCP/IP et les normes de technologie de l'information, permet un traitement en temps réel et l’intégration de systèmes de bus de terrain. PROFINET a été développé par Siemens et les entreprises membres de l’organisation d’utilisateurs de PROFIBUS (PNO) et est utilisé en association avec les systèmes de commande Siemens. Grâce aux normes CEI 61158 et CEI 61784, PROFINET a été standardisé et couvre, en tant que technologie de communication universelle, toutes les exigences de la technologie d’automatisation.
 
La compatibilité internationale d’un appareil PROFINET est garantie par une certification de l’organisation d’utilisateurs PNO

Pourquoi PROFINET est le bon choix pour l’automatisation de vos installations :

Avec sa communication continue, basée sur Ethernet, PROFINET satisfait aux exigences les plus diverses. Du paramétrage utilisant des volumes importants de données jusqu’à la transmission de données E/S ultra rapide, PROFINET permet une automatisation en temps réel ainsi qu’une intégration informatique avec un seul système. Grâce à la structure modulaire, les utilisateurs peuvent sélectionner de manière parfaitement individuelle un pack PROFINET (profil d’application) adapté et l’implémenter dans leur installation.
L’architecture ouverte de PROFINET permet en outre une intégration simple et fluide des solutions de bus de terrain établies, par ex. en utilisant des proxys ou des passerelles. De plus, PROFINET offre des concepts de diagnostic intelligents pour les appareils de terrain et les réseaux. À cet effet, des données de diagnostic acycliques fournissent des informations importantes sur l’état des appareils PROFINET ainsi que sur leur communication, permettant ainsi une représentation conviviale de la mise en réseau

Les fonctions de PROFINET

Afin de satisfaire aux différentes exigences des installations d’automatisation, quatre Conformance Classes (CC), dont chacune est basée sur la précédente, ont été définies pour PROFINET avec des fonctions respectivement adaptées au domaine d’application typique. Celles-ci regroupent des propriétés minimales en fonction de l’application :

  • CC-A comprend les fonctions de base et est par ex. conçue pour l’utilisation dans l’automation de bâtiments
  • CC-B étend l’éventail des fonctions grâce au diagnostic de réseau et aux informations sur la topologie ; à cela s’ajoutent pour CC-B(PA) des fonctions pertinentes pour l’automatisation des processus telles que la redondance et « Dynamic Reconfiguration » (modification de la configuration du contrôleur en cours de fonctionnement)
  • CC-C est une extension supplémentaire pour la réalisation de la communication IRT (Isochroneous Real Time) et constitue ainsi la base pour les applications synchronisées
  • CC-D complète la classe C avec la différence de fournir ces services par le biais des mécanismes du TSN (Time-Sensitive Networking) définis par l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

Structure du protocole de communication

PROFINET réduit le modèle OSI connu à 7 couches à un modèle TCP/IP simple à 4 couches. Ainsi, PROFINET utilise, à l’instar d’autres technologies de communication basées sur Ethernet, le protocole TCP/IP pour le transport de données. Les quatre couches spécifiques du modèle TCP/IP sont les suivantes : Réseau, Internet, Transport et Application.

Réseau bureautique
Positionneur type 8792
Type 8792 – Positionneur électropneumatique numérique : positionneur SideControl. En savoir plus sur le type 8792.
FLOWave type 8098
Type 8098 – Débitmètre SAW FLOWave. En savoir plus sur FLOWave type 8098.
PROFINET
PROFINET est une norme de communication basée sur Ethernet industriel offrant une vaste gamme d’applications : le protocole utilise TCP/IP et les normes de technologie de l'information, permet un traitement en temps réel et l’intégration de systèmes de bus de terrain.
Positionneur type 8692
Type 8692 – Positionneur électropneumatique numérique pour le montage intégré sur des vannes de régulation de process. En savoir plus sur le type 8692.

Transmission de données et topologie de PROFINET

Échange de données et capacité de traitement en temps réel

Pour l’échange de données entre les participants du réseau, PROFINET prend en charge le principe du Provider (émetteur) et du Consumer (destinataire). Cela signifie qu’aussi bien le contrôleur que l’appareil de terrain (IO-Device) transmettent automatiquement les données cycliques par eux-mêmes dès qu’ils doivent le faire en raison d’un défaut ou d’une requête. Il existe en outre la possibilité d’une requête programmée, par exemple que les données soient envoyées automatiquement toutes les x millisecondes.
Afin de respecter les exigences élevées en temps réel, PROFINET fournit des mécanismes correspondants, permettant en parallèle aussi bien une communication standard qu’une communication en temps réel. Par conséquent, la communication avec PROFINET est évolutive grâce à trois niveaux de performance dont chacun est basé sur le précédent :

  • La transmission de données d’ingénierie et non sensibles à la latence s’effectue via TCP/IP. Cette communication standard est possible entre tous les automates.
  • Pour la transmission de données de process, le canal temps réel Real Time (RT) est disponible.
  • Pour les applications synchronisées telles que la commande de mouvement (Motion Control), on utilise la communication temps réel isochrone (IRT) qui permet une précision de gigue de 1 μs ou moins pour un temps de cycle inférieur à 1 milliseconde.
Topologie de réseau

PROFINET offre une topologie de réseau flexible afin d’apporter une réponse optimale aux exigences en matière d’étendue géographique et de disponibilité et s’adapte ainsi aisément aux spécificités des installations. À cet effet, le protocole prend en charge :

  • la topologie en ligne ou en bus qui relie principalement les équipements terminaux aux commutateurs intégrés sur le terrain
  • la topologie en étoile avec un commutateur central, principalement installée en armoire
  • la topologie en anneau, principalement pour la réalisation de la redondance des médias et
  • la topologie en arbre mélangeant les topologies ci-dessus.
Technologie de raccordement

Le raccordement des appareils PROFINET s’effectue exclusivement à l’aide de commutateurs. Afin de permettre une installation abordable et simple, de nombreux appareils PROFINET possèdent déjà un commutateur avec 2 ports ou plus comme composants intégrés dans le réseau. En tant que média de transmission, il est possible d’employer des conducteurs en cuivre et la fibre optique.
Étant donné que PROFINET utilise la même interface physique qu’Ethernet, des commutateurs Ethernet standard et un câblage adapté peuvent être employés pour constituer ou étendre un réseau.

Structure du système PROFINET IO

Le réseau PROFINET IO (In and Output) se compose de trois composants du système (classes d’appareil). Il y a l’IO-Controller qui initie l’échange d’informations et le gère via un automate programmable industriel (API). L’IO-Device affecté à un IO-Controller (un appareil IO disposé de manière décentralisée) ainsi que l’IO-Supervisor (programmateur (PG), un ordinateur personnel (Personal Computer (PC)) ou une interface homme-machine (IHM)) permettant la configuration et le diagnostic d’un réseau PROFINET IO.

PROFINET : l’évolution de PROFIBUS

PROFIBUS est un système de bus de terrain établi basé sur la communication série. PROFINET est en revanche une évolution de PROFIBUS et englobe des applications supplémentaires basées sur Ethernet industriel.
Le développement de PROFINET a été déterminé par le nombre de participants du réseau, l’utilisation d’un câble Ethernet industriel, la vitesse de transmission, la taille des paquets de données et la coexistence possible avec d’autres protocoles que PROFINET peut accepter.
Étant donné que les deux normes de communication ont été développées par la même organisation et entretenues par cette dernière, elles présentent des similitudes au niveau des concepts d’ingénierie et de l’utilisation de fichiers GSD (General Station Description) pour la description des propriétés et fonctions des appareils PROFINET, y compris leurs modules et sous-modules

Nos compétences Bürkert

Depuis des années, nous sommes un partenaire fiable de l’industrie, proposant des solutions technologiques de qualité. Et ceci vaut aussi pour le domaine de la technologie d’automatisation. La communication numérique constitue un aspect essentiel des concepts d’automatisation modernes. C’est pour cette raison que chacun de nos produits équipés du protocole PROFINET IO est testé est précertifié par nos experts internes puis certifié par la PNO. La certification centralisée des produits PROFINET IO garantit ainsi une compatibilité globale. Bürkert est membre de la PNO depuis de nombreuses années
Afin de vous assister au mieux dans l’automatisation de vos installations de production, nous vous proposons le protocole de communication PROFINET IO dans bon nombre de nos applications et produits.

Exemples d’application avec PROFINET

Les produits Bürkert dotés de PROFINET sont principalement employés dans l’automatisation des processus de commande en boucle ouverte et fermée de fluides (gaz, liquides), mais ils sont également de plus en plus utilisés dans les domaines suivants :

  •  Alimentation en gaz combustibles
  •  Installations de process pour la production agroalimentaire ainsi que dans l’industrie des boissons et dans les laiteries
  •  Automatisation et commande en boucle ouverte pour le traitement des eaux/eaux usées

Nos produits compatibles avec PROFINET

Type 8692

Positionneur électropneumatique numérique destiné à être intégré sur des vannes de régulation de process

Type 8692
  • Conception compacte et robuste en acier inox
  • Mise en service extrêmement simple avec la fonction X-Tune automatique
  • Capteur de course sans contact
  • Circulation de l'air de pilotage intégrée et ventilation de la chambre à ressorts
  • EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP, PROFIBUS DP-V1 ou bus système Bürkert (büS)

Type 8693

Régulateur de process électropneumatique numérique destiné à être intégré sur des vannes de régulation de process

Type 8693
  • Conception compacte et robuste en acier inox
  • Mise en service extrêmement simple grâce à la fonction Tune pour les régulateurs de position et de process
  • Capteur de course sans contact
  • Circulation de l'air de pilotage intégrée et ventilation de la chambre à ressorts
  • PROFIBUS DP-V1, EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP ou büS (Bürkert System Bus)

Type 8792

Régulateur de position électropneumatique numérique SideControl

Type 8792
  • Structure compacte et robuste
  • Mise en service simple avec la fonction Tune
  • Fonctions de diagnostic intégrées pour le contrôle des vannes
  • Système de réglage dynamique sans consommation d'air en régime établi
  • EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP, PROFIBUS DP-V1 ou bus système Bürkert (büS)

Type 8793

Régulateur de process électropneumatique numérique SideControl

Type 8793
  • Structure compacte et robuste
  • Mise en service par la fonction TUNE des régulateurs de position et de process
  • Fonctions de diagnostic intégrées pour le contrôle des vannes
  • Système de réglage dynamique sans consommation d'air en régime établi
  • EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP, PROFIBUS DP-V1 ou bus système Bürkert (büS)

Type 8098

Débitmètre SAW FLOWave

Type 8098
  • Aucun obstacle à l’intérieur du tube de mesure, compact, poids réduit et faible consommation en énergie
  • Conforme aux exigences en matière d'hygiène, compatible NEP et SEP (nettoyage et stérilisation en place)
  • Idéal pour des liquides de conductivité faible ou nulle
  • Communication numérique, paramétrage par Communicator, affichage
  • En option : Certification ATEX/IECEx, II 3G/D

Type 8745

Régulateur de débit massique (MFC)/débitmètre massique (MFM) pour les gaz

Type 8745
  • Plages de débit nominal de 20 lN/min à 2500 lN/min
  • Précision de mesure et de répétabilité élevée
  • Communication par signaux normalisés ou Ethernet industriel
  • Actionneur de vanne électromagnétique et électromotorisé disponible
  • Remplacement facile de l’appareil grâce à la mémoire de configuration

Type 8652

AirLINE - L’îlot de vannes optimisé pour l’automatisation de process

Type 8652
  • Arrêt de sécurité des vannes possible
  • Diagnostic simple sur affichage LC
  • Sécurité de process grâce à des fonctions pneumatiques
  • Optimisé pour l’installation au fond de l’armoire électrique
  • Variantes dotées d'une protection contre les explosions conformément à ATEX/IECEx zone 2

Type 8647

AirLINE SP – Système d'automatisation électropneumatique

Type 8647
  • Intégration optimale au système I/O SIMATIC ET 200SP
  • Combinaison de bus de terrain, de vannes pilotes et de modules I/O
  • Diagnostic simple sur écran LC
  • Arrêt de sécurité des vannes possible

Ma liste de comparaison