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PROFINET简介

www.cechina.cn2008.06.12阅读 5206

  PROFINET由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新,PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。

PROFINET简介如图

  PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案,其功能包括8个主要的模块,依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
  1. PROFINET实时通信
  根据响应时间的不同www.cechina.cn,PROFINET支持下列三种通讯方式:
  (1)TCP/IP标准通讯
  PROFINET基于工业以太网技术www.cechina.cn,使用TCP/IP和IT标准。TCP/IP 是IT 领域关于通信协议方面事实上的标准,尽管其响应时间大概在100 ms的量级,不过,对于工厂控制级的应用来说,这个响应时间就足够了。
  (2) 实时(RT)通讯
  对于传感器和执行器设备之间的数据交换,系统对响应时间的要求更为严格,因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层(Layer 2)的实时通讯通道,通过该实时通道,极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间www.cechina.cn,PROFINET实时通讯(RT)的典型响应时间是5-10ms
  (3)同步实时(IRT)通讯
  在现场级通讯中,对通讯实时性要求最高的是运动控制(Motion Control),PROFINET的同步实时(Isochronous Real-Time, IRT)技术可以满足运动控制的高速通讯需求,在100个节点下,其响应时间要小于1ms,抖动误差要小于1μs,以此来保证及时的、确定的响应。

PROFINET简介如图

  2. PROFINET分布式现场设备:
  通过集成PROFINET接口,分布式现场设备可以直接连接到PROFINET上。
  对于现有的现场总线通讯系统,可以通过代理服务器实现与PROFINET的透明连接。例如,通过IE/PB Link(PROFINET和PROFIBUS之间的代理服务器)可以强一个PROFIBUS网络透明的集成到PROFINET当中,PROFIBUS各种丰富的设备诊断功能同样也适用于PROFINET。对于其他类型的现场总线,可以通过同样的方式,使用一个代理服务器将现场总线网络接入到PROFINET当中。

如图3

  3. PROFINET运动控制
  通过PROFINET的同步实时(IRT)功能CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以轻松实现对伺服运动控制系统的控制。
  在PROFINET同步实时通讯中,每个通讯周期被分成两个不同的部分,一个是循环的、确定的部分,称之为实时通道;另外一个是标准通道,标准的TCP/IP数据通过这个通道传输。
  在实时通道中,为实时数据预留了固定循环间隔的时间窗,而实时数据总是按固定的次序插入,因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,实时数据就在固定的间隔被传送,循环周期中剩余的时间用来传递标准的TCP/IP数据。两种不同类型的数据就可以同时在PROFINET上传递,而且不会互相干扰。通过独立的实时数据通道,保证对伺服运动系统的可靠控制。
  4. PROFINET与分布式自动化
  随着现场设备智能程度的不断提高,自动化控制系统的分散程度也越来越高。工业控制系统正由分散式自动化向分布式自动化演进,因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,基于组件的自动化(Component Based Automation,CBA)成为新兴的趋势。工厂中的相关的机械部件、电气/电子部件和应用软件等具有独立工作能力的工艺模块抽象成为一个封装好的组件,各组件间使用PROFINET连接。通过SIMATIC iMap软件,即可用图形化组态的方式实现各组件间的通讯配置,不需要另外编程,大大简化了系统的配置及调试过程
  通过模块化这一成功理念,可以显著降低机器和工厂建设中的组态与上线调试时间。在使用分布式智能系统或可编程现场设备、驱动系统和I/O时,还可以扩展使用模块化理念,从机械应用扩展到自动化解决方案。另外,也可以将一条生产线的单个机器作为生产线或过程中的一个"标准模块"进行定义。作为设备与工厂设计者,工艺模块化能够更容易、更好地对您的设备与系统进行标准化和再利用。使您能够对不同的客户要求更快、更具灵活性地作出反应。您可以对各台设备和厂区提前进行预先测试--极大地缩短系统上线调试阶段。作为系统操作者,从现场设备到管理层,你都可以从IT标准的通用通讯中获得好处。对现有系统进行扩展也很容易。

如图4

  5. PROFINET网络安装
  PROFINET支持除星形、总线形和环形拓扑结构。

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