Clases en Tiempo Real (Real Time Classes)


PROFINET tiene clase, de hecho, muchas clases: clases de conformidad, clases de Tiempo Real, clases de redundancia de medios, e incluso más clase (es). Este artículo cubre las clases de tiempo real y el funcionamiento de PROFINET.

Clases de Tiempo Real

Las clases de tiempo real determinan:

  1. Los servicios empleados y cómo funciona el protocolo en tiempo real «bajo el capó»
  2. Si la comunicación es sincronizada o no sincronizada entre los dispositivos (mediante un reloj)
  3. Qué ruta se toma en el dispositivo o a través de la red
  4. Y si existe la necesidad de contar con soporte de hardware (como un PROFINET ASIC o FPGA)

Todos los dispositivos PROFINET deben ser compatibles con RT (Real Time), lo que generalmente significa lograr alcanzar tiempos de actualización de entre 250 microsegundos a 10 milisegundos con un jitter (fluctuación) < 100 microsegundos y con intercambio de datos sin sincronizar.

Aquí está una explicación de vídeo de 20 segundos explicando los conceptos de sincronizado y no sincronizado:

RT utiliza un EtherType especial (0x8892) para PROFINET, lo que agiliza el flujo del mensaje en tiempo real cuando se utilizan componentes Ethernet estándar, y permite omitir las capas TCP/IP para los datos de proceso de las aplicaciones en tiempo real. En la gran mayoría de las aplicaciones este mecanismo funcionará muy bien. Esto también se aplica a las clases de conformidad CC-A y CC-B.

PROFINET IRT

El soporte de IRT (Isochronous Real Time o Tiempo Real Isócrono) es opcional. El mismo suele requerir tiempos de actualización de < 1 milisegundo con < 1 microsegundo de jitter (fluctuación). Se utiliza en aplicaciones de control de movimiento donde varios dispositivos necesitan sincronización de reloj y alcanzan un mayor nivel de determinismo mediante la reserva de ancho de banda y la programación en el tiempo. Como ejemplo, un dispositivo de Clase de Conformidad C (CC-C) soportaría tanto IRT como RT.

Otro servicio opcional es RT sobre UDP/IP (Protocolo de Datagramas de Usuario/Protocolo de Internet). No hemos visto a muchas aplicaciones debido a que RT/IRT es mucho más robusto y determinísta en el campo y más fácil de usar. Con UDP/IP, se puede incurrir en más retrasos y sobrecarga y tener una puesta en marcha más laboriosa, sin embargo, ofrece la ventaja de poder transferir los telegramas RT a través de un router. La mayoría del tráfico PROFINET utiliza switches sólo en la parte PROFINET del sistema ya que RT/IRT utiliza comunicaciones de capa 2. Por supuesto, algunos servicios con PROFINET siempre utilizan UDP o TCP para que puedan ser utilizados a través de un router y un switch (por ejemplo, para configuración y diagnósticos). Para los desarrolladores, la Clase de Tiempo Real se establece en el archivo GSD del dispositivo (TAG = SupportedRT_Classes) o en la herramienta de configuración del controlador. En la terminología de PROFINET esto se menciona en las especificaciones y se muestra a continuación:

  • RT_CLASS_UDP = RT sobre UDP/IP (de esta manera RT puede pasar a través de un router, aunque este método no se emplea mucho hoy en día)
  • RT_CLASS_1 = RT (para CC-A y CC-B)
  • RT_CLASS_2 = IRT (obsoleto y actualmente en desuso)
  • RT_CLASS_3 = IRT (de uso necesario en aplicaciones de alta velocidad o control de movimiento, CC-C)

Para profundizar, se puede leer sobre las Clases de Conformidad y Redundancia de Medios en nuestros otros artículos o echar un vistazo a la descripción del sistema PROFINET Aquí.