PROFINET基于以太网标准要点
《工业控制网络与通信》第6章 PROFINET工业以太网及应用
➢ OPC-DX定义了不同厂商的设备和不同类型控制系统之间没有严格时间要求的用户 数据的高层交换，例如PROFINET和Ethernet/IP之间的数据交换。
➢ OPC-DX特别适合用于需要集成不同制造商的设备、控制系统和软件的场合。通过
OLE for process control， object linking and
PROFINET CBA
➢ PROFINET CBA，Component Based Automation，基于组件的自动化，经由TCP/IP， 以组件为基础的、模块化的分布式通信网络。
➢ 把大的控制系统分成不同功能、分布式、智能的小控制系统，把典型的控制环节做成标 准组件，使用COM/COM++组件自动化技术生成功能组件，利用IMAP工具软件连接各 个组件组成通信，来进行设备参数赋值、读取诊断数据、建立组态和交换用户数据等。
基于组件的集成
用户可以通过定义一个总线专用的组件接口（用于该总线的数据传输）映像， 来集成多种现场总线系统。这种方法方便了原有各种现场总线与PROFINET 的连接，能够较好地保护用户对现有现场总线系统的投资。
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PROFINET工业以太网及应用
1. PROFINET概述 2. PROFINET通信
➢ 在整个工厂内实现统一的网络构架，实现“E网到底”。
4
6.1.2 PROFINET的技术特点
➢ 设备的功能是通过对组件进行特定的编程来完成的，同类设备具有相同 的内置组件，对外提供相同的COM接口，为不同家的设备之间提供了良 好的互换性和互操作性。
➢ 采用标准以太网和TCP/IP协议族，再加上应用层的DCOM来完成节点之 间的通信和网络寻址。
OPC-DX，对多制造商设备组成的系统，使用相同的数据访问方式。
第8章工业以太网和PROFINET-2要点
● 工业以太网和 PROFINET
3.以太网的数据链路层
IEEE802.3的封装格式是在RFCl042中定义的,这里的RFC(Request For Comment)是指有关Internet的正式文档。以太网的MAC帧由7个 域组成:前导码、帧前定界码、目的地址、源地址、长度、数据域以 及循环冗余校验CRC。
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
3.以太网的数据链路层
目标地址和源地址都是由6字节组成。目标地址的最高位表示该地址是 单播地址还是多播地址,如果为0,则表示该目的站点为单播地址;如果为1,则 表示多播地址,即目的站点为多个地址的一组站点;如果目的地址的内容全 为1,则表示该帧为广播帧,该帧发给网络上的所有站点。地址的次高位,表示 该地址是全局地址还是局部地址,该位为0时表示全局地址;为1时表示局部 地址。全局地址由IEEE分配,这样可以保证世界上没有任何两个节点地址 是相同的;局部地址可以由网络管理员自行分配,只要保证网络内部没有两 个节点地址是一样的就行了。
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
1. 以太网的产生
起源：上世纪60年代后期到70年代早期，夏威夷大学的 Norman Abramson开发出ALOHA网络
争用技术，无冲突处理措施
70年代中期，Xerox、Intel、Dec在PARC开发出一种基 于ALOHA的LAN网络
1990年发布的10BASE-T是以太网发展史上的一个里程碑，它在双 绞线上实现了10Mbit/s的数据传输。
1992年发布的10BASE-F系列以太网使用的传输介质是光纤。
1995年通过了快速以太网标准IEEE802.3u 。
工业以太网基础及应用三(PROFINET技术)
工业以太网基础及应用模块三 PROFINET技术任务一 PROFINET 技术概述【学习目标】1、认识PROFINET网络技术。
2、了解PROFINET网络实现实时与等式实时的技术原理。
【相关知识】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。
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。
作为一个开发的通讯系统，PROFINET基于国际标准（IEEE 802.3，802.3u标准），并且满足特殊的网络部件的工业要求。
未来借助于PROFINET,以太网将能够完成来自运动控制系统，以及网络上现场设备的硬实时要求。
交换机制PROFINET 使用交换以太网作为访问方式。
它由点对点的连接组成。
全部设备都通过点对点连接直接连接其它设备（只连接一个设备）。
交换机允许在两个方向（发送和接收）同时进行通信。
因此，可以提供200 Mbps 的网络性能，相当于快速以太网带宽(100 Mbps) 的2 倍。
通过强制要求PROFINET 采用交换技术，PROFINET 实现了无冲突数据传输。
SIMATIC 交换机利用两种机制满足PROFINET 的实时性要求：“直通”和“存储转发”。
这些交换机制的优点：无需要帧的节点或网络区域不需处理与它们无关的数据。
其带来的空闲网络性能可供其它设备使用。
与传统解决方案不同的是，该解决方案利用交换机制实现了不同网段内部的并行通信，并因而提高了有效带宽。
基于PROFINET的实时通信实时通信实时通信用于将分布式I/O站点连接到控制器，从而利用总线传递传感器和执行器的信号状态。
PROFINET提供两种等级的实时通讯。
PROFINET简介
PROFINET简介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 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，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，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，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，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
显示订货号1 PROFINET IO概述PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC 61158）。
使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
• PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。
• PROFINET基于工业以太网。
• PROFINET采用TCP/IP和IT标准。
• PROFINET是一种实时以太网。
• PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC 等设备通讯。
并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7进行组态的过程中，这些现场设备（IO device, IO设备）制定由一个中央控制器(IO controller, IO控制器)。
借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。
IO Supervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。
在PROFINET的结构中，PROFINET IO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINET IO 能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。
所以不管您组态PROFINET IO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观。
2 PROFINET IO现场设备简介以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：• IM151-3 PN作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
• CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
• IE/PB LINK PN IO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。
• IWLAN/PB LINK PN IO将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET的代理设备。
干货Profinet了解多少？从理论到使用详解
干货Profinet了解多少？从理论到使用详解●PROFINETIO概述●PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158）。
使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
· PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。
· PROFINET 基于工业以太网。
· PROFINET采用TCP/IP和IT标准。
· PROFINET 是一种实时以太网。
· PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。
并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IOdevice, IO设备）制定由一个中央控制器(IOcontroller, IO控制器)。
借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。
IOSupervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。
在PROFINET的结构中，PROFINETIO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINETIO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。
所以不管您组态PROFINETIO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观●PROFINETIO现场设备简介●以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：· IM151-3 PN 作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
·CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
· IE/PBLINKPNIO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。
第九章 工业以太网和PROFINET
第九章工业以太网和PROFINET由于现场总线的国际标准IEC61158不是一个十分成功的标准，所以自从该标准发布后，围绕它的争议就没有间断过。
在IEC61158中，给出的是多个现场总线技术并存的结果。
这些不同的现场总线技术造成了选择和使用工业控制网络的种种不便。
随着工业自动化系统正在向分布化、智能化的实时控制方向发展，通信作为其中的关键技术，使得用户对统一开放的通信协议和高实时性和稳定性的网络要求日益迫切。
同时，随着经济的发展和办公自动化网络的进步，企业的综合自动化、管控一体化已成为企业生存和发展的必由之路，要求企业从现场控制层到管理层能够实现全面的无缝信息集成。
对于传统的现场总线技术，由于缺少统一的国际标准，无法满足上述要求，这就促使人们开始寻求新的出路并开始关注到以太网。
在网络技术广泛应用的今天，大家都知道基于TCP/IP的因特网基本上变成了计算机网络的代名词，而以太网又是应用最为广泛的局域网，TCP/IP协议和以太网相结合成为当前最为流行的网络解决方案。
如果把这些成熟、廉价和易用的通用产品和技术应用于工业控制网络技术中，即在工业网络中使用以太网和TCP/IP，一方面将会使目前单体总线设备价格偏高、组态较繁琐的现场总线技术发生根本的改变；另外也可能会找到一个统一的总线标准，使现场总线技术标准纷争的问题得到解决。
因此，近些年来，以太网的应用正逐渐从商业领域向工业领域扩散，形成了新型的工业以太网技术。
9.1 以太网和IEEE 802.39.1.1 以太网的产生以太网起源于20世纪60年代后期美国夏威夷大学的ALOHA网络。
当时研究人员将夏威夷群岛的几所大学校园网站用无线电相连，通过一种争用技术，演示了网络上的多个节点可以使用同一个信道进行通信，它们可以在有数据要发送的任何时候发送数据。
该方法没有提供一个节点检测是否有另外一个节点正在发送数据的机制，也没有对有可能发生的冲突进行处理的过程，所以当两个或多个节点同时试图发送数据时就会发生冲突。
PROFINET的组成及其应用_张永德
收稿日期:2005-04-10作者简介:张永德,男,副教授,研究方向为现场总线、工业以太网等。
PROFINET 的组成及其应用张永德,李 鑫(北京化工大学信息学院,北京100029)摘要:文中详细阐述了PROFINET 的主要组成部分:分散式现场设备及分布式自动化,以及客户所需的统一通信和现场总线集成等。
PROFINE T 可以实现与其他现场总线的无缝集成,从而保护了商家的已有投资。
PROFINE T 的应用,增强了生产过程的透明度,优化了系统运作。
关键词:工业以太网;PROFINE T;分散式现场设备;组件模型;实时通信中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1000-0682(2006)01-0025-04PROFINET constituents and its applicationZHANG Yong -de,LI Xi n(Information Institute o f Bei jing U nive rsity o f Chemical Technology,Bei j ing 100029,China )Abstract:This paper describes the main constituents of PROFINE T,such as decentralized field devices,distributed automation,customer -required unified com munication,integration of fieldbused,etc.The PROFI NE T can realize a complete integration with other fieldbuses,thus safeguarding the interests of the businessmen for their paid -up investments.Key words:industrial ethernet;PROFI NE T;decentralized field device;c omponent model;rea-l time com -munication0 概述PROFINET 是PROFIB US 国际组织(PI)提出的用于自动化的开放的工业以太网标准,为自动化技术提供广泛和完整的解决方案。
实用Profinet，从理论到使用详解
实用Profinet，从理论到使用详解1 PROFINETIO概述PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158）。
使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
· PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。
· PROFINET 基于工业以太网。
· PROFINET采用TCP/IP和IT标准。
· PROFINET 是一种实时以太网。
· PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。
并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IOdevice, IO设备）制定由一个中央控制器(IOcontroller, IO控制器)。
借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。
IOSupervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。
在PROFINET的结构中，PROFINETIO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINETIO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。
所以不管您组态PROFINETIO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观2 PROFINETIO现场设备简介以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：· IM151-3 PN 作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
·CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
· IE/PBLINKPNIO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。
PROFINET要点
显示订货号1 PROFINET IO概述PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC 61158）。
使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
• PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。
• PROFINET基于工业以太网。
• PROFINET采用TCP/IP和IT标准。
• PROFINET是一种实时以太网。
• PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。
通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC 等设备通讯。
并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7进行组态的过程中，这些现场设备（IO device, IO设备）制定由一个中央控制器(IO controller, IO控制器)。
借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。
IO Supervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。
在PROFINET的结构中，PROFINET IO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINET IO 能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。
所以不管您组态PROFINET IO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观。
2 PROFINET IO现场设备简介以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：• IM151-3 PN作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
• CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
• IE/PB LINK PN IO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。
• IWLAN/PB LINK PN IO将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET的代理设备。
PROFINET工业以太网教程（5）——三大行规
PROFINET工业以太网教程（5）——三大行规本来这篇文章应该写关于PROFINET通信的相关知识，比如：实时通信/等时同步通信等内容，但是我之前的一篇文章《深入理解PROFINET的通信等级(RT/IRT)》已经写的很清楚了，所以就不重复了，感兴趣的小伙伴可以自己点击上面的链接看看。
今天这篇文章，我们来介绍下PROFINET的三大行规：1.PROFIdrive；2.PROFIsafe；3.PROFIenergy；1、PROFIdrivePROFIdrive是一种用于控制器与驱动器之间数据交换的标准驱动控制协议，它可以实现驱动设备的控制及状态诊断。
PROFIdrive定义了很多标准报文，通过不同的报文选择，既可以实现简单的变频器控制，也可以实现高性能的伺服驱动器控制。
关于PROFIdrive报文的详细介绍，我曾经写过两篇文章，你可以点击下面的链接看下：1.深入学习PROFIdrive驱动控制协议(1)2.深入学习PROFIdrive驱动控制协议(2)2、PROFIsafe在工业自动化中，IEC61508是关于电气/电子/可编程电子安全系统(electrical/electronic/programable electronic safety-related systems，E/E/PE)的标准，它定义了一套关于安全评估的基本方法和技术框架，对基本概念、术语进行了定义和阐述，并使用概率的方法对安全等级进行评估。
PROFIsafe是一种基于PROFINET/PROFIBUS通信协议的故障安全协议，它遵循IEC61508标准，并在某些方面补充了该标准的空缺。
PROFIsafe安全协议的报文可以与标准的通信协议报文使用同一条传输介质中，不会干扰标准报文的传输，也不受传输介质种类的影响，可以在双绞线、光纤及无线网络中传输，这使其安装和使用成本极低；PROFIsafe安全协议可以使故障安全控制器(F-host)和故障安全设备(F-device)之间数据传输的失效概率降低到国际安全标准要求的范围内，甚至更低，这表明其可靠性很高；目前，PROFIsafe协议已经成为功能安全通信的国际标准IEC61784-3-3，我国在2015年也正式批准了基于PROFIsafe协议的推荐标准GB/T20830-2015，这是我国首个国家推荐的功能安全通信标准。
Step7中ProfiNet接口学习笔记
Step7中ProfiNet接口学习记录1、ProfiNet总线概述：2002年PROFIBUS国际组织（PI）推出了一种基于以太网的、开放的、用于自动化的工业以太网标准—PROFINET。
它使用开放的IT标准，与以太网TCP/IP标准兼容，并提供实时功能，还能与现有的现场总线系统有机的集成，从而较好地保护原有投资。
PROFINET规范将现有的PROFINET协议与微软的自动化对象模型COM/DCOM标准、TCP/IP通信协议以及工控软件互操作规范OPC技术等有机地结合成一体。
PROFINET试图实现所有的自动化装置都是透明的、面向对象的和全新的结构体系。
基于标准以太网的任何开发可直接应用在ProfiNet网络中，数据传输方式为全双工，传输带宽为100Mbps，一致性数据最大为254bytes，用户数据最大为1400bytes，设备之间的的总线长度为100m。
（一致性数据是指在过程映像的更新过程中，操作系统一致性地传输的，可使用加载和传送指令访问的过程映像中的数据。
）ProfiNet相对于Profibus而言，引导轴可以运行在任意的SIMOTION中，任意数量的控制器可以在网络中运行，多个控制器不会影响IO的响应时间。
对于Profibus一个接口只能做主站或从站，而对于ProfiNet，所有的数据类型可以并行使用，一个接口可以既做控制器又做IO设备。
2、西门子伺服驱动器：SINAMICS系列是西门子新一代驱动器的统一名称，用以替代以前的SIMODRIVE (数控领域)和MasterDrive(高性能) 、MicroMaster(通用变频器)等系列的变频器。
SINAMICS系列包括G系列（普通应用：G120，G130等),S系列(高性能：S120等）。
本次暂选S120系列作为学习对象。
3、在Step7中配置ProfiNet接口的方法：1）在Step7中添加一个S7-300的工作站，选择带有以太网接口的CPU型号（CPU315F-2PN/DP）,在Hardware中进行硬件配置，对Ethernet的属性设置如下图所示，包括对IP地址和子网掩码（默认）等的设置；2）伺服驱动器的配置：a. 在确认好选择的驱动器型号（S120）后，找到（下载）相应的用于ProfiNet组网的GSD文件，并在Step7的Hardware窗口下的Options >> Install GSD files 中添加相应的GSD 文件；b. 添加完成之后，Hardware的配置目录PROFINET IO >> Drives >>SINAMICS 就可以看到Sinamics系列的驱动控制器版本了；c. 选择一个驱动器（SINAMICS S120 CU310 PN V2.6）拖到Ethernet总线上，为其分配的IO地址为192.168.0.2；d. 在Step7的Network中就形成了如下连接：3）伺服控制器接口配置根据控制的需求，可以自由配置与伺服控制器通信的字长，也可以使用西门子标准的通信长度，如下图中所示，添加完模块之后，就有了对应的I地址和Q地址，在程序中进行通信模块的编写时要和此地址对应。
profinet——完整的网络解决方案
profinet——完整的网络解决方案篇一：工业以太网通信标准PROFInet及其应用工业以太网通信标准PROFInet及其应用发布日期：2011-09-27浏览次数：2110分享到：【摘要】：随着信息技术技术的飞速发展,当今自动化技术的发展正日益受到信息技术原理及其标准的重大影响。
在自动化领域中集成信息技术可以为企业内部自动化系统间的全局通信提供解决方案,基于工业以太网通信标准的PROFInet通信技术使这种集成成为可能。
PROFInet是Process Field Net的缩写,它是Profibus客户、生产商与系统集成联盟协会推出的在PROFIBUS与以太网间全开放的通信协议。
1 引言随着信息技术技术的飞速发展,当今自动化技术的发展正日益受到信息技术原理及其标准的重大影响。
在自动化领域中集成信息技术可以为企业内部自动化系统间的全局通信提供解决方案,基于工业以太网通信标准的PROFInet通信技术使这种集成成为可能。
PROFInet是Process Field Net 的缩写,它是Profibus客户、生产商与系统集成联盟协会推出的在PROFIBUS与以太网间全开放的通信协议。
PROFInet是一种基于实时工业以太网的自动化解决方案,包括一整套完整高性能并可升级的解决方案,可以为PROFIBUS及其他各种现场总线网络提供以太网移植服务;PROFInet标准的开放性保证了其长远的兼容性与扩展性,从而可以保护用户的投资与利益。
PROFInet可以使工程与组态、试运行、操作和维护更为便捷,并且能够与PROFIBUS以及其它现场总线网络实现无缝集成与连接。
工程实践证明,在组建企业工控网络时采用PROFInet通讯技术可以节省近15%的硬件投资。
2 PROFInet通讯标准PROFInet可以提供办公室和自动化领域开放的、一致的连接。
PROFInet方案覆盖了分散自动化系统的所有运行阶段,它主要包含以下方面:（1）高度分散自动化系统的开放对象模型（结构模型）;（2）基于Ethernet的开放的、面向对象的运行期通信方案（功能单元间的通信关系）;（3）独立于制造商的工程设计方案（应用开发）。
基于PROFINET工业以太网通信的称重解决方案
Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ ＮＥ Ｔ 网络不仅 提 供Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ 接 入
Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ ＮＥ Ｔ 的可 能性 ， 通 过 选 择 不 同 的网关 接 口或 者代 理 服务 器 ， 其 他 的现 场总 线 也可 以透 明的集 成
导致整个系统的爆炸或毁坏。 故 障安全机制就是用
￣Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ ＮＥ Ｔ 网络 中， 这不仅体 现Ｙ ４ ＂ 后现代化企
的生 产 效率 。
图５称重数 据传输方 式
作者简介： 缪彬彬， 硕士， 梅特勒． 托利多（ 常州） 测量技术
４ Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 和Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｎ Ｅ Ｔ 的无缝连 接
很 多 企 业 之 前 的 自 动 化 系 统 选 用 的 是
有 限公 司产品工程 师。
Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ ＵＳ 设备， 在系统 升级 时， 不 需要增加 额
外的成 本 ， 通过 集成 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ ＮＥ Ｔ 接 口， 分布 式现
场 设备可以直接 连接 ￣Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ ＮＥ Ｔ 上。 对于现 有 的现场总线通 信系统 ， 可 以通过代理 服务 器实现 与Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ ＮＥ Ｔ 的透明连接。 例如， 通过Ｉ Ｅ ／ Ｐ Ｂ Ｌ ｉ ｎ ｋ （ Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ ＮＥ Ｔ 和Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 之 间的代理服务器） 可 以将一个Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 网络透明的集成￣ Ｏ Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｎ Ｅ Ｔ 当中， Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 各种丰富的设备诊 断功能同样也 适用于Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ ＮＥ Ｔ 。 对于其他类型的现场总线 ， 可
来保证系统 在故 障后可 以自动恢复到安全状态， 不 业发展的一 网到底的趋势 ， 也为企业的设备更新 以 会对操作人员和过程控制系统造成损害。
profinet协议书
profinet协议书Profinet（Process Field Network）是一种工业以太网协议，用于在自动化系统中实现实时数据交换、设备控制和监控等功能。
Profinet是由德国的Profibus和由国际电工委员会（IEC）标准化的以太网技术结合而成的协议。
下面将详细介绍Profinet的核心概念、架构和工作原理。
Profinet的核心概念包括：实时性、分布式控制、开放性和集成性。
实时性是指Profinet能够实现实时数据传输和响应，满足工业自动化过程对实时性的要求。
分布式控制是指Profinet可以连接多个控制器和设备，实现分布式控制和共享资源。
开放性是指Profinet基于以太网标准，可以与其他以太网设备相互连接，并且支持标准以太网协议。
集成性是指Profinet可以集成不同类型的设备，如传感器、执行器、机器人等。
Profinet的架构主要包括控制网络和设备网络。
控制网络用于实现设备之间的实时数据交换和控制信息传输，采用高速以太网技术，支持实时以太网协议，如RT（Real-Time）和IRT （Isochronous Real-Time）。
设备网络用于连接设备和控制器，并且可以通过交换机进行扩展。
控制网络和设备网络之间通过网关进行通信。
Profinet的工作原理如下：首先，Profinet通过以太网连接控制器和设备。
然后，控制器通过Profinet协议发送控制命令和数据到设备，设备接收并执行命令，并将结果返回给控制器。
在数据传输过程中，Profinet保证传输的实时性，并通过校验和机制确保数据的完整性。
同时，Profinet还支持设备之间的广播和组播通信，实现群控和故障诊断等功能。
Profinet还支持性能监测和诊断功能，可以实时监测网络状态和设备性能，并且能够识别和定位故障。
此外，Profinet还支持设备的自动配置和管理，可以根据需要自动识别和配置设备信息，减少配置和维护的工作量。
西门子PROFINET简介
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，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，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. 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，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，PROFINET实时通讯（RT）的典型响应时间是5－10ms3. 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。
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。
PROFINET基于以太网标准要点
High Availability
Plant wide Engineering
Quick Reaction Times
Industrial approved Installation
Industrial Automation
Efficient Network and
Device Diagnostics
7
8
现场通信中的 QoS 要求
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
QoS 级别 1 2 3 4
应用类型 控制器之间 分布式 IO 设备 运动控制 组态编程/参数
反应时间
抖动
100ms
Integration of existing
Plants
Configurable Access Protection
Safety approved Applications
4
5
PROFINET – 基于工业以太网标准
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PANnsCwBeAr:wPiRthOFRITNET PN IO with IRT
?使用专用交换技术和全双工 FCX 通道
?遵循 IEEE802.1D/Q 的优先级别，采用服务类别 CoS 机制 – 时间要求严格的应用场合 – “尽力“ 应用场合
?优化设备处理时间
11
12
分类
Service & Support 实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
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Process
Safety
Real-time Communication Distributed Field Devices Motion Control
IT-Standards & Security Network Installation
PROFINET
Distributed Intelligence
Internet
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT
工厂自动化
运动控制
<100 ms
PN CBA with RT PN IO with IRT
<10 ms
<1 ms
IT services RT
TCP/IP IRT
综合通信技术和短的响应时间 实时和 IT 通信在同一介质上进行 高性能的实时通信，可应用于高性能场合 TCP/IP 通信不受限制
6
7
动机
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
Ethernet 采用随机争用型介质访问方法 (CSMA/CD) 存在的问题：如果网络负载过高，无法预测网络延迟时间
Transmit ter
等时实时 (IRT):
时钟同步的通信 借助 Switch-ASIC 芯片 典型应用场合：运动控制中的驱动控制
16
17
RT 通信要求
Service & Support
更新时间
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
在自动化系统中使用
IT-技术的优势
远程访问 Web 服务 软件更新
相对当前系统的高级之处
更高的性能 没有数量的限制 操作简单
3
4
工业自动化对于以太网的特殊要求
Service & Support
实时概念 需求& 发展趋势 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
IT和自动化系统一起发展
2
3
为什么在工业环境中使用以太网?
Service & Support
实时概念 需求& 发展趋势 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
形成统一网络的结构
减少接口 设备的安装范围更广阔 至上而下从企业控制层直到现场层的连续
组态中定义了时间 Phase=Send clock, 在此时间内过程数据将被发送 在同一个时间片内，实时数据和TCP/IP数据可以被一起发送 所有设备数据更新数据的时间和就是update time
1
2
3
Send clock e.g. 1ms Phase1
TCP/IP
1
3
TCP/IP
TCP/IP
Integration of existing Plants
Configurable Access Protection
Safety approved Applications
4
5
PROFINET – 基于工业以太网标准
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT Answer: PROFINET PN IO with IRT
依照 IEEE 802.3标准的报文格式 PROFINET real-time报文的Ether type
0x0800: IP 报文 0x8892: PROFINET real-time 报文 循环传输 (过程值) 事件触发传输(报警和事件)
通过 Frame-ID确定接收数据的分配 状态信息
20
21
等时实时通信
Service & Support
IRT
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT PN IO with IRT
Internet
工厂自动化
运动控制Βιβλιοθήκη <100 ms<10 ms
<1 ms
IT services RT
全面地解决方案!
5
6
PROFINET – 解决方案!
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PROFINET PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
PROFINET 是由PROFIBUS & PROFINET International (PI)推 出的开放式工业以太网标准 PROFINET 是基于工业以太网 PROFINET 遵循 TCP/IP 和 IT标准 PROFINET 是实时以太网 PROFINET 可以无缝集成现场总线系统
实时通道 RT
实时 ASIC
3 同步用户数据传输
实时通道 IRT
抖动 <1μsec
13
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PROFINET报文的结构
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with实时 RT PROFINET PN CBA with RT PN IO with IRT
High Availability
Plant wide Engineering
Quick Reaction Times
Industrial approved Installation
Industrial Automation
Efficient Network and Device Diagnostics
数据准备和处理所需的时间与通信无关 优化通信堆栈循环时间 线路传输时间可忽略 (100 Mb/s)
提供者 T1 提供 数据 通信堆栈
消费者 处理 数据 通信堆栈
T2
T3
传输
10
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如何获得以太网 QoS
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
根据响应时间不同有三种通信方式 TCP/IP标准 实时(RT)通信 等时同步实时(IRT)通信
两种应用方式
集成分布式I/O的PROFINET IO 用于创建模块化的PROFINET CBA
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RT通信堆栈
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT PN IO with IRT
Profinet
… 概述
A&D CS2 FA
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自动化发展趋势
Service & Support
集中控制-分布式控制
实时概念 需求& 发展趋势 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
在所有的自动化层上使用以太网 在自动化系统中开放式的IT 标准得到更多的应用
设备和数据状态 (如：运行，停止，错误)
Ethernet Frame
Preambel Sync Source MAC Dest. MAC 6 Byte Priority Tagging* 4 Byte Ethertype 2 Byte Frame ID 2 Byte
7 Byte 1 Byte 6 Byte
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PROFINET 实时通信
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with IRT
PROFINET 根据性能不同可划分为两种实时类型 (Ethertype 0x8892). 实时 (RT):
使用标准网络器件 工作特性与目前的现场总线类似 (如 PROFIBUS) 典型应用场合：工厂自动化
Switch A
Switch B
Switch C
Switch D
Switch E
Switch F
Receiver
Further stations
只要有通信需求，各以太网节点 (A-F) 均可向网络发送数据 报文可能在主干网中被缓冲
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现场通信中的 QoS 要求
Service & Support
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STEP 7 中组态PROFINET IO RT
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with RT PN IO with IRT
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更新时间
Service & Support
实时概念 PROFINET 系统 PN IO with RT PN CBA with RT PN IO with RT PN IO with IRT
工厂自动化： 5-10 ms 运动控制：1 ms，抖动 <1µ s (时间同步)
处理器负责应用程序的处理，实时通信不应过分占据处理器资源
处理器的主要任务是处理应用程序
实时通信必须可应用于现有的以太网络结构中
对现有通信不造成影响 使用标准网络器件 (如交换机) 装置采用标准以太网控制器