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PROFINET IRT: Wenn Echtzeit nicht genug ist

Warum benötige ich PROFINET IRT?

Industrielle Kommunikationsprotokolle wie PROFINET, aber auch EtherCAT und Ethernet/IP, sind als sogenannte Echtzeit-Kommunikationsprotokolle klassifiziert. Diese Protokolle sind bereits in der Lage, Zykluszeiten bis zu 1 Millisekunde und Jitter von 10 bis 100 Mikrosekunden zu erreichen.

In manchen Fällen reicht das allerdings nicht aus, denn ein Grundsatz bleibt bestehen: Übertragung und Verarbeitung von Daten benötigt Zeit. Und bei einigen Anwendungen ist es essenziell, diese Zeit genau aufeinander abzustimmen, dass Produktionsschritte ordnungsgemäß ausgeführt werden können.

Vor allem im Motion-Bereich sind die Anforderungen an Geschwindigkeit und Performance der Datenkommunikation mittlerweile so hoch, dass sowohl die Zykluszeiten des „normalen“ Echtzeit-PROFINET nicht mehr schnell genug sind als auch andere Kenngrößen wie Jitter und Determinismus nicht mehr entsprechend gegeben sind.

Ein Roboterarm muss beispielsweise zu einer fest definierten Zeit an einer bestimmten Position sein, um ein Bauteil zu greifen oder zu bearbeiten. Ist er auch nur einen kleinen Moment zu früh oder zu spät, kann das einen Prozess empfindlich stören. Daher muss in einem solchen Fall auch die Übertragung und Verarbeitung von Daten schnell und verlässlich sein.

PROFINET IRT kommt überall dort, wo normale Echtzeitkommunikation an ihre Grenzen stößt, also sehr hohe Synchronität und Geschwindigkeit in der Kommunikation von Daten gebraucht wird, zum Einsatz.

The inside of a factory with a conveyor belt and grey boxes. On the right side is the PROFINET logo.
Wie funktioniert PROFINET IRT?

PROFINET IRT setzt einen strikten Determinismus in der Übertragung bestimmter Datenpakete innerhalb des Netzwerkes voraus. Das bedeutet, das Daten innerhalb eines bestimmten, vorher festgelegten Zeitraums empfangen, verarbeitet und weitergeleitet werden müssen. Dabei müssen diese Daten in einer strikten Reihenfolge übertragen werden und dürfen nicht durch Verzögerungen z.B. bei Kollisionen im Netzwerk oder Jitter beeinflusst werden.

Damit das bewerkstelligt werden kann, werden bei der Datenkommunikation in einem PROFINET-IRT-Netzwerk bestimmte Zeitslots vorgesehen, in denen diese zeitkritischen Daten verarbeitet werden. Will man z.B. 20% seines Datenverkehrs in einer Anlage für IRT-Kommunikation reservieren, sprich für PROFINET-IRT, wird der Netzwerk-Traffic in fünf Zeitabschnitte unterteilt:

  • Ein Zeitabschnitt bedient die IRT-Kommunikation
  • Die restlichen vier Zeitabschnitte sind für die reguläre Echtzeitkommunikation frei

In 80 Prozent der Zeit funktioniert das Netzwerk in diesem Fall wie ein reguläres PROFINET-Netzwerk. Während der restlichen 20 Prozent allerdings werden nur PROFINET-IRT-relevante Datenpakete verarbeitet, um eine synchrone und deterministische Übertragung zu garantieren. Während dieser IRT-Kommunikation werden die Datenpakete der regulären PROFINET-Kommunikation zwischengespeichert und erst nach Beendigung des IRT-Zeitabschnitts verarbeitet.

A picture with numerous columns lined up in it. Every fifth column is labeled IRT, while the rest is labeled RT.
Um das zu gewährleisten, muss ein PROFINET-IRT-Netzwerk zwei grundlegende Voraussetzungen erfüllen:
Synchronität zwischen allen IRT-Geräten

Einen einheitlichen Synchronisationstakt über alle PROFINET-IRT-Teilnehmer hinweg. Dieser wird durch eine geteilte und sehr präzise Uhr zwischen den Geräten bereitgestellt. Dieser und weitere Mechanismen wie das Precision Time Protocol (PTP) sind im IEE-Standard 1588 festgelegt. PROFINET IRT erweitert diesen Standard auf das sogenannte Precision Transparent Clock Protocol (PTCP). Dieses ist nicht nur für eine gemeinsame Uhr zwischen den einzelnen PROFINET-IRT-Teilnehmern zuständig, sondern berechnet auch Verzögerungen zwischen Netzwerk-Switches und der dazugehörigen Verdrahtung.

An icon of acomputer display with a loading icon in the middle.
Möglichkeiten zum Zwischenspeichern

Zusätzliche Schaltungen im Netzwerkswitch, um jeglichen unregelmäßigen Ethernet-Datenverkehr, der während der zeitlich definierten IRT-Kommunikation empfangen wird, zwischenzuspeichern.

Unsere PC-Karten für PROFINET

PC-Karte PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte für erw. Temperaturbereich PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte Mini PCI Express halfsize - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte M.2 2230 Key A+E - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte M.2 3042 Key B+M - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet mit M12-Steckverbindern

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte M.2 2242 Key B+M - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte Low Profile PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte mit NVRAM Low Profile PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte mit NVRAM Mini PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte Mini PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet mit M12-Steckverbindern

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte mit NVRAM und erw. Temperaturbereich Mini PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte ohne Kühlkörper Mini PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte für erw. Temperaturbereich Mini PCI Express - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte PCI - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte CompactPCI - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

PC-Karte Mini PCI - Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Abgesetzte Netzwerkschnittstelle Real-Time-Ethernet mit M12-Steckverbindern

Kommunikation für die PC-basierte Automatisierung

Unsere Embedded-Module für PROFINET

Kommunikationsmodul Dual-Port-Memory - Real-Time-Ethernet

Flexibles Kommunikationsmodul für die Automation

Kommunikationsmodul SPI - Real-Time-Ethernet-Slave

Flexibles Kommunikationsmodul für die Automation

Kommunikationsmodul Dual-Port-Memory - Real-Time-Ethernet

Flexibles Kommunikationsmodul für die Automation

Kommunikationsmodul SPI - Real-Time-Ethernet-Slave

Flexibles Kommunikationsmodul für die Automation

comX Evaluationboard

Die Entwicklungs-Plattform für alle comX Typen

netX 90 Chip-Carrier - Vorgeladener Protokollstack

Ultrakompaktes netX 90-Design - komplett getestet und vorgeladen

netX 90 Chip-Carrier mit zusätzlichem Speicher - Vorgeladener Protokollstack

Ultrakompaktes netX 90-Design - komplett getestet und vorgeladen

netRAPID H90 Evaluation Board - Real-Time-Ethernet & Feldbus

Bestückt mit einem NRP H90-RE\F8D8

netX 51 Chip-Carrier mit zusätzlichem Speicher - Real-Time-Ethernet-Slave

Lötfertiges netX-Design im Briefmarkenformat

netRAPID 51 Evaluation Board - Real-Time-Ethernet

Bestückt mit einem NRP 51-RE

netX 52 Chip-Carrier inkl. Übertrager - Real-Time-Ethernet-Slave

Lötfertiges netX-Design im Briefmarkenformat

netRAPID 52 Evaluation Board - Real-Time-Ethernet

 

Wechselmodul PCI Express - Real-Time-Ethernet

Zur Montage zu jedem Zeitpunkt in der Lieferkette

Wechselmodul SPI - Real-Time-Ethernet-Slave

Zur Montage zu jedem Zeitpunkt in der Lieferkette

Wechselmodul Dual-Port-Memory - Real-Time-Ethernet

Zur Montage zu jedem Zeitpunkt in der Lieferkette

netJACK Evaluation-Board Dual-Port-Memory

Für jeden netJACK mit Dual-Port-Memory oder SPI

netJACK Evaluation-Board PCI Express

Für jeden netJACK mit PCI Express

DIL-32 Kommunikations-IC für LWL - PROFINET IO-Device

Kommunikation für einfache Slave-Geräte mit LWL-Anschluss

DIL-32 Kommunikations-IC ohne Kühlkörper - Real-Time-Ethernet Slave

Kommunikation für einfache Slave-Geräte ohne eigenen Host-Prozessor

DIL-32 Kommunikations-IC - Real-Time-Ethernet Slave

Kommunikation für einfache Slave-Geräte ohne eigenen Host-Prozessor

netIC Evaluation Board mit LWL - PROFINET IO-Device

Evaluierungs-Plattform netIC mit Lichtwellenleiter

DIL-32 Kommunikations-IC für LWL - PROFINET IO-Device

Kommunikation für einfache Slave-Geräte mit LWL-Anschluss

netIC Evaluation Board - Real-Time-Ethernet Slave

Eine Evaluierungs-Plattform für alle Real-Time-Ethernet Protokolle

DIL-32 Kommunikations-IC - Real-Time-Ethernet Slave

Kommunikation für einfache Slave-Geräte ohne eigenen Host-Prozessor

Unsere Gateways für PROFINET

Media Switch SPE to RTE

Connects Single Pair Ethernet networks with Realtime-Ethernet protocols

Gateway CANopen nach Ethernet

Kostenoptimiertes Einsteiger-Gateway für einfache Konvertierungen

Gateway CC-Link IE Field-Slave nach PROFINET IO-Device

Datenkopplung zwischen CC-Link IE Field und PROFINET

Gateway Real-Time-Ethernet nach DeviceNet

High-End-Gateway für anspruchsvolle Konvertierungen

Gateway PROFIBUS DP nach Ethernet

Kostenoptimiertes Einsteiger-Gateway für einfache Konvertierungen

Gateway Real-Time-Ethernet nach Real-Time-Ethernet

Datenübertragung zwischen zwei Real-Time-Ethernet-Netzwerken

Gateway Real-Time-Ethernet nach Modbus RTU, 3964R oder Seriell (ASCII / programmierbar)

High-End-Gateway für anspruchsvolle Konvertierungen

Gateway DeviceNet nach Ethernet

Kostenoptimiertes Einsteiger-Gateway für einfache Konvertierungen

PROFINET / PROFIBUS Proxy-Stecker

Hochrüsten eines PROFIBUS-Slaves auf PROFINET

Gateway Seriell (ASCII) oder Modbus RTU nach Ethernet

Kostenoptimiertes Einsteiger-Gateway für einfache Konvertierungen

Gateway Real-Time-Ethernet nach CC-Link-Slave

High-End-Gateway für anspruchsvolle Konvertierungen

Gateway CC-Link-Slave nach Ethernet

Kostenoptimiertes Einsteiger-Gateway für einfache Konvertierungen

Gateway Real-Time-Ethernet nach Ethernet

High-End-Gateway für anspruchsvolle Konvertierungen

Gateway Real-Time-Ethernet nach PROFIBUS DP

High-End-Gateway für anspruchsvolle Konvertierungen

Gateway Real-Time-Ethernet nach CANopen

High-End-Gateway für anspruchsvolle Konvertierungen

Ethernet LAN PROFINET IO-Controller

LAN-gesteuerter PROFINET IO-Controller für die DIN-Schiene

Ethernet LAN Real-Time-Ethernet-Multiprotokoll

LAN-gesteuerter Real-Time-Ethernet-Master für die DIN-Schiene

Gateway PROFINET IO-Device nach SmartWire-DT

SmartWire-DT Kopplung an Real-Time-Ethernet-PROFINET-Systeme

Weiterführende Links
A photo collage showcasing various Hilscher products

Von schlüsselfertigen Produkten über hochintegrierte Lösungen bis hin zu ergänzender Software – Hilscher ist Ihr Partner für industrielle Kommunikation. Verschaffen Sie sich einen Überblick, wie Sie mit uns die Vernetzung Ihrer Maschinen auf ein neues Level bringen!

Kommunikationscontroller und Leiterplatten werdem bei Hilscher in Deutschland intensiv geprüft.

Wir machen industrielle Kommunikation möglich. Vom Legacy-Feldbus über Real-Time-Ethernet bis in die Cloud. Unsere Lösungen sind multiprotokollfähig, flexible und zuverlässig. Erfahren Sie mehr darüber, wie unsere netX Software- und Hardware-Technologien funktionieren und wie wir mit unserer IIoT-Plattform netFIELD Maschinendaten für Sie zugänglich machen.

[Translate to Deutschland:] A photo of the male and female customer support phone operator with different internationality
Customer Center / Sales: Hilscher Austria GmbH

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