Connettore PROFINET

Panoramica

Il connettore PROFINET abilita la comunicazione con dispositivi PROFINET IO utilizzando indirizzamento slot/subslot/index come definito da IEC 61158. Parla il protocollo PROFINET DCE-RPC su UDP, stabilendo una Application Relation (AR) con il dispositivo di destinazione e scambiando letture e scritture di record data.

Tipi Connettore:

• ProfinetReader - Effettua polling di record data da dispositivi PROFINET IO
• ProfinetWriter - Scrive record data su dispositivi PROFINET IO

Caratteristiche

• ✅ Lettura/scrittura di record data PROFINET IO tramite indirizzamento slot/subslot/index
• ✅ Trasporto DCE-RPC su UDP
• ✅ Gestione Application Relation (AR) con riconnessione automatica
• ✅ Decodifica binaria big-endian per tutti i tipi primitivi
• ✅ Ampio supporto di tipi di dato: Bool, Int8/16/32, UInt8/16/32, Float32/64, OctetString
• ✅ Frequenza di polling e timeout per chiamata configurabili

Configurazione di Base

PROFINET Reader

{
  "type": "ProfinetReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.50:34964",
    "pollingRate": 1000,
    "timeout": 5000
  },
  "variables": [
    {
      "key": "temperature",
      "slot": 1,
      "subslot": 1,
      "index": 100,
      "dataType": "Float32",
      "length": 4
    },
    {
      "key": "running_state",
      "slot": 1,
      "subslot": 1,
      "index": 101,
      "dataType": "Bool",
      "length": 1
    }
  ]
}

PROFINET Writer

{
  "type": "ProfinetWriter",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.50:34964",
    "timeout": 5000
  },
  "variables": [
    {
      "key": "setpoint",
      "slot": 1,
      "subslot": 1,
      "index": 200,
      "dataType": "Float32",
      "length": 4
    },
    {
      "key": "enable_output",
      "slot": 1,
      "subslot": 1,
      "index": 201,
      "dataType": "Bool",
      "length": 1
    }
  ]
}

Parametri di Configurazione

Endpoint

L’indirizzo IP e la porta PROFINET DCE-RPC del dispositivo di destinazione.

{ "endpoint": "192.168.0.50:34964" }

Formato: host:port. La porta PROFINET DCE-RPC predefinita è 34964. Alcuni dispositivi ascoltano su porte alternative — consulta il file GSD del dispositivo.

Polling Rate

Richiesto per il reader. L’intervallo in millisecondi tra letture successive.

{ "pollingRate": 1000 }

Valori raccomandati:

• Dati diagnostici veloci: 100-500ms
• Variabili di processo: 500-2000ms
• Telemetria lenta: 5000ms+

I dispositivi PROFINET IO sono generalmente tolleranti a frequenze di polling elevate, ma la LAN e il budget di risposta del dispositivo sono limiti reali.

Timeout

Opzionale. Timeout RPC per chiamata in millisecondi. Il default è definito dall’implementazione.

{ "timeout": 5000 }

Valori raccomandati:

• Dispositivi LAN locali: 1000-3000ms
• Dispositivi dietro NAT o relay: 5000-10000ms

Variabili

Ogni variabile descrive un indirizzo di record e la sua codifica sulla linea.

Struttura della Variabile

{
  "key": "temperature",
  "slot": 1,
  "subslot": 1,
  "index": 100,
  "dataType": "Float32",
  "length": 4
}

Campo	Tipo	Richiesto	Descrizione
key	string	Sì	Chiave del payload Meddle
slot	uint16	Sì	Numero di slot PROFINET
subslot	uint16	Sì	Numero di subslot PROFINET
index	uint16	Sì	Indice record
dataType	string	Sì	Codifica (vedi sotto)
length	uint16	Sì	Numero di byte da leggere/scrivere

Indirizzamento Slot / Subslot / Index

I dispositivi PROFINET IO modellano il loro I/O come una gerarchia:

• Slot: Una “scheda” logica all’interno del dispositivo. Lo slot 0 è riservato al dispositivo stesso (DAP)
• Subslot: Un sottomodulo all’interno dello slot. Il subslot 1 è tipicamente l’I/O primario
• Index: Un record specifico su quel sottomodulo, definito nel file GSDML del dispositivo

Consulta il file GSDML (General Station Description Markup Language) fornito con il dispositivo per la mappa di indirizzamento.

Tipi di Dato

Il connettore decodifica i byte del record utilizzando l’ordine di byte big-endian (convenzione PROFINET):

Boolean

{ "dataType": "Bool", "length": 1 }

1 byte; 0x00 → false, qualsiasi altro valore → true.

Integer 8/16/32

{ "dataType": "Int8",   "length": 1 }
{ "dataType": "UInt8",  "length": 1 }
{ "dataType": "Int16",  "length": 2 }
{ "dataType": "UInt16", "length": 2 }
{ "dataType": "Int32",  "length": 4 }
{ "dataType": "UInt32", "length": 4 }

Tutti gli interi multi-byte sono big-endian.

Float

{ "dataType": "Float32", "length": 4 }
{ "dataType": "Float64", "length": 8 }

Floating point IEEE 754, big-endian.

OctetString

{ "dataType": "OctetString", "length": 32 }

Byte raw interpretati come stringa UTF-8. La length controlla il numero massimo di byte letti; la lunghezza effettiva della risposta del dispositivo governa quanti vengono restituiti.

Tipi supportati:

Tipo	Byte	Tipo di output Go
Bool	1	bool
Int8	1	int8
UInt8	1	uint8
Int16	2	int16
UInt16	2	uint16
Int32	4	int32
UInt32	4	uint32
Float32	4	float32
Float64	8	float64
OctetString	variabile	string

Flusso di Dati

Flusso Dati Reader

Dispositivo PROFINET → ProfinetReader (RPC ReadRecord) → valori decodificati → Payload Meddle

Esempio:

Configurazione del reader:

{
  "variables": [
    { "key": "temperature", "slot": 1, "subslot": 1, "index": 100, "dataType": "Float32", "length": 4 },
    { "key": "running",     "slot": 1, "subslot": 1, "index": 101, "dataType": "Bool",    "length": 1 }
  ]
}

Payload di output:

{
  "temperature": 24.7,
  "running": true
}

Flusso Dati Writer

Payload Meddle → ProfinetWriter (codifica + RPC WriteRecord) → Dispositivo PROFINET

Esempio:

Payload di input:

{
  "setpoint": 75.0,
  "enable_output": true
}

Ogni chiave che corrisponde a un variable.key configurato è codificata secondo il suo dataType e scritta tramite WriteRecord. Le chiavi non presenti nella lista delle variabili vengono ignorate.

Casi d’Uso Comuni

1. Lettura di Dati Diagnostici da un Modulo PROFINET IO

{
  "type": "ProfinetReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.50:34964",
    "pollingRate": 2000,
    "timeout": 5000
  },
  "variables": [
    { "key": "module_status",   "slot": 1, "subslot": 1, "index": 1000, "dataType": "UInt16", "length": 2 },
    { "key": "temperature_c",   "slot": 1, "subslot": 1, "index": 1001, "dataType": "Float32", "length": 4 },
    { "key": "uptime_seconds",  "slot": 0, "subslot": 1, "index": 2000, "dataType": "UInt32", "length": 4 },
    { "key": "device_name",     "slot": 0, "subslot": 1, "index": 3000, "dataType": "OctetString", "length": 64 }
  ]
}

2. Invio di Setpoint a un Drive

{
  "type": "ProfinetWriter",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.60:34964",
    "timeout": 3000
  },
  "variables": [
    { "key": "speed_rpm",    "slot": 1, "subslot": 1, "index": 100, "dataType": "Int32",   "length": 4 },
    { "key": "torque_limit", "slot": 1, "subslot": 1, "index": 101, "dataType": "Float32", "length": 4 },
    { "key": "enable",       "slot": 1, "subslot": 1, "index": 102, "dataType": "Bool",    "length": 1 }
  ]
}

3. Lettura da Più Sottomoduli

{
  "type": "ProfinetReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.50:34964",
    "pollingRate": 1000,
    "timeout": 5000
  },
  "variables": [
    { "key": "input_card_1_value", "slot": 1, "subslot": 1, "index": 100, "dataType": "Int16",   "length": 2 },
    { "key": "input_card_2_value", "slot": 2, "subslot": 1, "index": 100, "dataType": "Int16",   "length": 2 },
    { "key": "input_card_3_value", "slot": 3, "subslot": 1, "index": 100, "dataType": "Int16",   "length": 2 },
    { "key": "device_temp",        "slot": 0, "subslot": 1, "index": 200, "dataType": "Float32", "length": 4 }
  ]
}

Risoluzione dei Problemi

ErrProfinetConnect all’Avvio

Problema: Impossibile stabilire una Application Relation (AR) con il dispositivo

Soluzioni:

1. Verifica l’IP e la porta del dispositivo: ping 192.168.0.50 e nc -zv -u 192.168.0.50 34964
2. Conferma che lo stack PROFINET del dispositivo sia in esecuzione e non in stato di fault
3. Controlla che il dispositivo non sia già in una AR con un altro controllore (i dispositivi PROFINET tipicamente consentono un numero limitato di AR concorrenti)
4. Usa uno strumento come Wireshark con il dissector PROFINET per ispezionare l’handshake di connessione

ErrProfinetReadFailed su una Variabile Specifica

Problema: Una variabile restituisce un errore mentre altre hanno successo

Soluzioni:

1. Verifica slot/subslot/index rispetto al file GSDML del dispositivo
2. Controlla che la length configurata corrisponda alla dimensione effettiva del record sul dispositivo
3. Alcuni indici sono write-only o protetti — consulta la documentazione del dispositivo

insufficient data for <type>

Problema: Il dispositivo ha restituito meno byte di quelli richiesti dal tipo di dato

Soluzioni:

1. Aumenta length per la variabile per corrispondere alla dimensione della risposta del dispositivo
2. Per OctetString, length è un massimo; per tipi a larghezza fissa deve essere uguale al conteggio di byte del tipo
3. Alcuni dispositivi fanno padding delle risposte — assicurati che length sia almeno il minimo richiesto (es. 4 per Float32)

Connessione Persa a Metà Lettura

Problema: Errori ErrProfinetDisconnected appaiono dopo un periodo di funzionamento normale

Soluzioni:

1. Il connettore si riconnette automaticamente al prossimo ciclo di polling — aspettati un breve gap e ripresa
2. Se le disconnessioni sono frequenti, controlla la rete PROFINET per problemi di cavo, sovraccarico switch o indirizzi IP duplicati
3. Aumenta timeout per reti ad alta latenza

Valori Errati per Tipi Multi-Byte

Problema: I valori Int32/Float sono ovviamente errati (magnitudine enorme, NaN, segno errato)

Soluzioni:

1. Il formato wire PROFINET è sempre big-endian. Non c’è un toggle per l’ordine dei byte. Se la documentazione del tuo dispositivo afferma little-endian, controlla se è un record vendor-specific (i record vendor possono usare altre codifiche — decodifica esternamente con un Transform)
2. Conferma che il tipo di dato corrisponda alla dichiarazione GSDML

Migliori Pratiche

1. Consulta Sempre il GSDML

Le assegnazioni di slot, subslot e index sono specifiche del dispositivo. Il GSDML è la fonte canonica — non dedurre l’indirizzamento.

2. Usa Slot 0 / Subslot 1 per i Record a Livello di Dispositivo

Per convenzione:

• Slot 0 = DAP (Device Access Point) — identità del dispositivo, diagnostica, record di sistema
• Slot N, Subslot 1 = I/O primario dell’N-esimo sottomodulo I/O

3. Sii Conservativo con le Frequenze di Polling

I dispositivi PROFINET IO elaborano i record data tramite il livello applicativo, non il canale I/O ciclico — quindi un polling troppo aggressivo può affamare il percorso ciclico. 500-2000ms è tipico per il polling di record.

4. Gestisci le Riconnessioni con Grazia a Valle

Usa un connettore Filter o Validation dopo il reader per gestire l’elaborazione ulteriore durante le finestre di riconnessione.

5. Codifica le Scritture in Modo Difensivo

Quando pubblichi setpoint, pre-limita i valori a monte con un Transform o Reshape in modo che dati fuori range non raggiungano mai il writer. I dispositivi PROFINET possono rifiutare (o peggio, accettare) valori estremi in modo incoerente.

Esempi di Flussi

Pipeline di Monitoraggio Drive PROFINET

ProfinetReader → Validation → Reshape → Predictive → InfluxDb2Writer
                                              └→ Isa182 → Alert

1. ProfinetReader: Legge temperature, current, vibration da un drive a 1Hz
2. Validation: Assicura che tutti i segnali siano presenti e numerici
3. Reshape: Tagga con asset_id, line, area
4. Predictive: Calcola trend e RUL per temperature e vibration
5. InfluxDb2Writer: Archiviazione a lungo termine
6. Isa182: Attiva allarme su degrado dello score di salute
7. Alert: Notifica la manutenzione

Controllo di Setpoint PROFINET a Loop Chiuso

ScriptReader (logica di controllo) → ProfinetWriter
ProfinetReader → ScriptReader (loop di feedback)

Un connettore Script legge gli ingressi PROFINET, calcola un output di controllo e lo scrive nuovamente tramite il writer PROFINET — un classico loop di supervisione.

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Risorse Aggiuntive

• Specifica PROFINET (PI)
• IEC 61158 - Standard del protocollo PROFINET
• Specifica GSDML - General Station Description Markup Language
• Dissector Wireshark PROFINET