西门子公司在工业以太网领域有着非常丰富的经验和领先的解决方案。其中Simatic NET工业以太网基于经过现场验证的技术，符合IEEE 802.3标准并提供传输速率为10 Mbps以及100 Mbps的快速以太网技术。经过多年的实践，Simatic NET工业以太网的应用已多于400000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，并包括有高强度电磁干扰的地区。
1）基本类型
10 Mbps工业以太网应用基带传输技术，基于IEEE 802.3，利用CSMA/CD介质访问方法的单元级、控制级传输网络。传输速率为10 Mbps，传输介质为同轴电缆、屏蔽双绞线或光纤。100 Mbps快速以太网基于以太网技术，传输速率为100 Mbps，传输介质为屏蔽双绞线或光纤。
2）网络硬件
网络的物理传输介质主要根据网络连接距离、数据安全以及传输速率来选择。工业以太网链路模块OLM、ELM依照IEEE 802.3标准，利用电缆和光纤技术，Simatic NET连接模块使得工业以太网的连接变得更为方便和灵活。OLM（光链路模块）有3个ITP接口和2个BFOC接口。ITP接口可以连接3个终端设备或网段，BFOC接口可以连接2个光路设备（如OLM等），传输速率为10 Mbps。ELM（电气链路模块）有3个ITP接口和1个AUI接口。通过AUI接口，可以将网络设备连接至LAN上，传输速率为10 Mbps。
3）通信处理器
常用的工业以太网通信处理器（communication processor，CP），包括用在S7 PLC站上的处理器CP243-1系列、CP343-1系列、CP443-1系列等。S7-300系列PLC的以太网通信处理器是CP343-1系列，按照所支持协议的不同，还可以分为CP343-1、CP343-1 ISO、CP343-1 TCP、CP343-1 IT和CP343-1 PN。
4）通信方法
（1）标准通信：标准通信运行于OSI参考模型第7层的协议。制造业自动化协议（manufacturing automation protocol，MAP）提供MMS服务，主要用于传输结构化的数据。MMS是一个符合ISO/IES 9506—4的工业以太网通信标准，MAP3.0版本提供了开放统一的通信标准，可以连接各个厂商的产品，但现在很少应用。
（2）S5兼容通信：SEND/Receive是Simatic S5通信的接口，在S7系统中，将该协议进一步发展为S5兼容通信“S5-compatible Communication”。ISO传输协议支持基于ISO的发送和接收，使得设备（如Simatic S5或PC）在工业以太网上的通信非常容易，该服务支持大数据量的数据传输（最大8 KB）。ISO数据接收由通信方确认，通过功能块可以看到确认信息。TCP即TCP/IP中传输控制协议，提供了数据流通信，但并不将数据封装成消息块，因而用户并不能接收到每一个任务的确认信号。TCP支持面向TCP/IP的Socket。TCP支持给予TCP/IP的发送和接收，使得设备（如PC或非西门子设备）在工业以太网上的通信非常容易。该协议支持大数据量的数据传输（最大8 KB），数据可以通过工业以太网或TCP/IP网络（拨号网络或因特网）传输。通过TCP，Simatic S7可以通过建立TCP连接来发送/接收数据。
（3）S7通信：S7通信集成在每一个Simatic S7/M7和C7的系统中，属于OSI参考模型第7层应用层的协议，它独立于各个网络，可以应用于多种网络（MPI、Profibus、工业以太网）。S7通信通过不断地重复接收数据来保证网络报文的正确。在Simatic S7中，通过组态建立S7连接来实现S7通信，在PC上，S7通信需要通过SAPI-S7接口函数或OPC（过程控制用对象链接与嵌入）来实现。
在STEP7中，S7通信需要调用功能块SFB（S7-400）或FB（S7-300），最大的通信数据可以达64 KB。对于S7-400，可以使用系统功能块SFB来实现S7通信；对于S7-300，可以调用相应的FB功能块进行S7通信。
（4）PG/OP通信：PG/OP通信分别是PG和OP与PLC通信来进行组态、编程、监控以及人机交互等操作的服务。
2.Profinet
Profinet是Profibus和Profinet国际（PI）组织推出的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，它覆盖了自动化技术的所有要求，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。
Profinet基于工业以太网，符合TCP/IP和IT标准，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如Profibus）技术，利用TCP/IP和IT标准可实现与现场总线系统的无缝集成多层次的实时概念。
1）Profinet的特点
（1）一根线连接所有：由于其集成基于以太网的通信，Profinet满足很宽范围的需求，包括从数据密集的参数分配到特别快速的I/O的数据传输。因此，Profinet允许实时自动化。此外，Profinet还提供到IT技术的直接接口。
（2）灵活的网络：Profinet100%兼容IEEE以太网标准，并且由于其灵活的线型、环型、星型拓扑结构以及铜质和光纤的线缆类型而适应已有的工厂环境。Profinet节省了昂贵的定制方案成本，并可以使用WLAN和蓝牙进行无线通信。(www.xing528.com)
（3）可伸缩的实时性：通信在所有应用（从简单控制到具有高要求的运动控制应用）内的相同线缆上发生。对应高精度闭环控制任务，抖动时间小于1μs的苛刻时间要求的数据的确定和等时同步传输都是可能的。
（4）高可用性：Profinet自动集成冗余解决方案和智能诊断概念。非循环诊断数据传输提供了关于网络和设备状态的重要信息，包括显示网络拓扑结构。已定义的媒体冗余和系统冗余概念极大地提高了工厂的可用性。
（5）安全集成：ProfIsafe使标准Profinet/Profibus和故障安全技术合为一个系统。在一根线缆上同时实现标准通信与安全相关通信，节约了设备、工程设计和安装成本。
2）Profinet技术内容
Profinet概念具有两个技术内容：Profinet CBA和Profinet IO。
Profinet CBA适用于机器与机器之间的通信，也适用于模块化工厂实际要求的实时通信。它通过对智能模块间的通信进行图形化组态以实现基于分布式智能工厂和生产线的简单模块化设计。Profinet IO从I/O数据视角描述分布式I/O。它包括循环过程数据的实时（RT）通信和等时同步实时通信（IRT）。
Profinet CBA和Profinet IO即可独立工作，也可以Profinet IO单元作为Profinet CBA模块的方式联合工作。
3）Profinet IO系统的系统模型
Profinet IO采用的是Provider/Consumer（生产者/消费者）模型进行数据交换。Profinet IO系统组态与Profibus类似。Profinet IO定义了以下设备类型。
（1）IO控制器：典型的设备是运行自动化程序的可编程序控制器（PLC），类似Profibus中的1类主站。
（2）IO设备：IO设备是分布式I/O现场设备，通过Profinet IO与一个或多个IO控制器相连，类似Profibus的从站。
（3）IO监视器：IO监视器可以用于调试或诊断的编程设备、PC或HMI，对应Profibus中的2类主站。
一个工厂单元至少具有一个IO控制器、一个或多个IO设备。通常临时集成IO监视器用于调试或故障诊断。
4）Profinet IO实时通信
根据响应时间的不同，Profinet支持下列三种通信方式。
（1）TCP/IP标准通信：Profinet基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准，其响应时间大概在100 ms的量级。工程数据及非时间苛刻的数据在TCP/IP上传输，该标准通信可发生在所有的现场设备间。
（2）实时（RT）通信：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，大概需要5～10 ms的响应时间。目前，可以使用现场总线技术达到这个响应时间，如Profibus DP。
对于基于TCP/IP的工业以太网技术而言，使用标准通信栈来处理过程数据包，需要很可观的时间，因此，Profinet提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer 2）的实时通信通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通信栈中的处理时间，因此，Profinet获得了等同、甚至超过传统现场总线系统的实时性能。RT通道用于传输过程数据。
（3）同步实时（IRT）通信：在现场级通信中，对通信实时性要求最高的是运动控制（motion control），Profinet的同步实时（IRT）技术可以满足运动控制的高速通信需求，对于运动控制之类的等时同步应用，使用等时同步实时通信，可实现小于1 ms的时钟速率和小于1μs的时钟精度。
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