PROFIBUS & PROFINET International

PROFIBUS & PROFINET International (сокр. PI) — международная некоммерческая организация, объединяющая производителей промышленного оборудования, разработчиков программного обеспечения, системных интеграторов и конечных пользователей. Основной целью организации является продвижение, стандартизация и развитие открытых промышленных сетей PROFIBUS и PROFINET, а также смежных технологий автоматизации. PI является одной из крупнейших ассоциаций в области промышленной связи, насчитывающей более 1400 компаний-членов по всему миру.

История

Предпосылки создания

В конце 1980-х годов в промышленной автоматизации возникла потребность в едином, открытом стандарте полевой шины, который мог бы заменить проприетарные решения отдельных производителей. В 1987 году по инициативе Федерального министерства образования и науки Германии (BMBF) и при поддержке 13 компаний и исследовательских институтов был запущен проект по созданию такой шины. Результатом стал стандарт PROFIBUS (Process Field Bus).

Основание организации

Первоначально, в 1989 году, была основана организация PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. (PNO) — объединение пользователей PROFIBUS в Германии. В 1995 году, в связи с ростом международного интереса к технологии, была создана глобальная зонтичная структура — PROFIBUS International (PI). В 2000-х годах, с появлением и развитием промышленного Ethernet PROFINET, организация была переименована в PROFIBUS & PROFINET International, чтобы отразить расширение сферы деятельности. Штаб-квартира организации расположена в Карлсруэ, Германия.

Ключевые вехи развития

• 1989 г. Основание PNO.
• 1993 г. Принятие PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery) как стандарта для высокоскоростного обмена данными с периферийными устройствами.
• 1995 г. Создание PROFIBUS International.
• 2000 г. Основание PROFIBUS International в России (PI Russia) — регионального отделения, занимающегося поддержкой и развитием технологий на территории РФ.
• 2003 г. Стандарт PROFINET (PROFINET IO) официально включён в семейство технологий PI.
• 2006 г. Запуск программы сертификации устройств на соответствие PROFINET.
• 2010-е гг. Активное развитие технологий Time-Sensitive Networking (TSN) в рамках PROFINET, разработка концепции «Single Pair Ethernet» (SPE) для PROFINET.
• 2020-е гг. PI продолжает работу над интеграцией PROFINET с облачными платформами и концепциями Industry 4.0 (Индустрия 4.0).

Структура и управление

Органы управления

Высшим органом PI является Генеральная ассамблея, собирающаяся раз в год. Оперативное управление осуществляет Правление (Board of Directors), избираемое из числа членов организации. В структуру входят также технические комитеты, рабочие группы и комитеты по маркетингу и сертификации.

Региональные отделения

PI имеет сеть региональных представительств (Regional PI Associations — RPA) в более чем 25 странах, включая Россию (PI Russia), Китай, США, Японию, Индию, Бразилию и страны Европы. Региональные отделения занимаются локализацией стандартов, проведением семинаров, выставок и сертификацией продукции на местном уровне. В России деятельность PI Russia направлена на адаптацию международных стандартов к национальным требованиям, поддержку российских производителей и интеграторов, а также на продвижение технологий PROFIBUS и PROFINET на промышленных предприятиях РФ.

Основные технологии

PROFIBUS

PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) — это открытая полевая шина, предназначенная для обмена данными между контроллерами и распределёнными устройствами ввода-вывода, датчиками, приводами и другими исполнительными механизмами. Существует два основных профиля:

• PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery) — оптимизирован для высокоскоростного обмена данными с периферийными устройствами (скорость до 12 Мбит/с). Используется в основном в производственной автоматизации (дискретные производства).
• PROFIBUS-PA (Process Automation) — предназначен для работы во взрывоопасных зонах и обеспечивает питание устройств по шине. Используется в непрерывных технологических процессах (нефтегазовая, химическая промышленность).

PROFINET

PROFINET (PROcess FIeld NET) — это открытый промышленный стандарт Ethernet, разработанный PI для автоматизации производственных процессов. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных (до 1 Гбит/с и выше), поддержку реального времени (RT — Real-Time) и изохронного режима (IRT — Isochronous Real-Time) для жёстких требований к синхронизации (например, в станкостроении или робототехнике). PROFINET является преемником PROFIBUS в новых проектах, но обе технологии поддерживаются и развиваются параллельно.

Другие технологии

• IO-Link — технология подключения простых датчиков и исполнительных механизмов к сети PROFINET через мастер-устройство.
• PROFIsafe — профиль безопасности для PROFIBUS и PROFINET, позволяющий передавать сигналы безопасности (например, аварийный останов) по тому же кабелю, что и обычные данные.
• PROFIdrive — профиль для управления электроприводами.
• moxa — не является технологией PI, но часто упоминается в контексте промышленных сетей.

Деятельность организации

Стандартизация

PI разрабатывает и поддерживает технические спецификации, которые затем передаются в международные организации по стандартизации (IEC, ISO). Так, PROFIBUS и PROFINET являются стандартами IEC 61158 и IEC 61784. Организация также выпускает собственные руководства (Guidelines) и профили (Profiles), которые детализируют применение технологий в различных отраслях.

Сертификация

Одной из ключевых функций PI является сертификация устройств на соответствие стандартам PROFIBUS и PROFINET. Сертификация проводится аккредитованными лабораториями (PI Test Labs) и гарантирует совместимость устройств от разных производителей. Наличие сертификата PI является обязательным условием для использования логотипа организации на продукции.

Обучение и поддержка

PI организует обучающие курсы, семинары и вебинары для инженеров и технических специалистов. В России, в частности, PI Russia проводит сертифицированные курсы по проектированию, настройке и диагностике сетей PROFIBUS и PROFINET. Организация также предоставляет техническую документацию, инструменты для конфигурирования (например, GSD-файлы) и онлайновые базы данных сертифицированных устройств.

Маркетинг и продвижение

PI занимается популяризацией технологий через участие в международных выставках (Hannover Messe, SPS IPC Drives, «Промышленная автоматизация» в России), публикацию статей в отраслевых журналах и поддержку отраслевых сообществ.

Значение и влияние

В промышленной автоматизации

Технологии, продвигаемые PI, являются одними из самых распространённых в мире в области промышленной связи. PROFIBUS долгое время был доминирующей полевой шиной в Европе, особенно в Германии, Австрии и Швейцарии. PROFINET в настоящее время является одним из лидеров среди промышленных Ethernet-протоколов, конкурируя с EtherNet/IP, EtherCAT и Modbus TCP. В России PROFIBUS и PROFINET широко применяются в автомобилестроении, станкостроении, металлургии, нефтегазовой отрасли, пищевой промышленности и на предприятиях энергетики.

Влияние на стандартизацию

Благодаря работе PI, PROFIBUS и PROFINET стали международными стандартами IEC, что обеспечило их совместимость и долгосрочную поддержку. Организация активно участвует в разработке концепций Индустрии 4.0, в частности, в рамках платформы «Индустрия 4.0» (Германия) и в разработке стандартов для «Цифрового двойника» (Asset Administration Shell).

Критика и ограничения

Несмотря на широкое распространение, технологии PI не лишены критики. Основные замечания касаются:

• Сложности настройки — особенно для PROFINET по сравнению с более простыми протоколами, такими как Modbus TCP.
• Стоимости сертификации — процедура сертификации устройств является платной и может быть дорогостоящей для небольших производителей.
• Зависимости от одного поставщика — хотя PI является открытой организацией, значительная часть разработок и ключевых патентов принадлежит компании Siemens, что иногда вызывает опасения по поводу монополизации.
• Конкуренции с другими протоколами — в Северной Америке более распространён EtherNet/IP, а в Азии — EtherCAT, что ограничивает глобальное доминирование PROFINET.

Интересные факты

• Первая версия PROFIBUS была разработана в 1989 году, а первая промышленная установка на базе PROFIBUS-DP была запущена в 1993 году на заводе компании Volkswagen в Вольфсбурге.
• Название «PROFIBUS» происходит от немецкого «PROcess FIeld BUS» (полевая шина технологических процессов), хотя изначально она была ориентирована на производственную автоматику.
• PROFINET поддерживает до 256 устройств в одном сегменте, а время цикла в режиме IRT может составлять менее 31,25 мкс.
• В России PI Russia была основана в 2000 году и является одной из старейших региональных ассоциаций PI.

Источники

• Официальный сайт PROFIBUS & PROFINET International (PI).
• Материалы PI Russia (российское отделение).
• Стандарты IEC 61158 и IEC 61784.
• Технические руководства PI по PROFIBUS и PROFINET.
• Отраслевые публикации журналов «Автоматизация в промышленности», «Промышленные АСУ и контроллеры», «ISA» (International Society of Automation).
• Книга: «PROFIBUS. Практическое руководство» (под ред. В.А. Денисенко, 2010).