PROFINET介绍及应用分析

1.PROFINET简介

PROFINET是基于工业以太网的开放的现场总线（IEC 61158的类型10）。使用PROFINET，可以将分布式I/O设备直接连接到工业以太网。PROFINET可以用于对实时性要求更高的自动化解决方案，例如运动控制。PROFINET通过工业以太网，可以实现从公司管理层到现场层的直接的、透明的访问，PROFINET融合了自动化世界和IT世界。

PROFINET吸纳了多年积累的PROFIBUS和工业以太网的技术诀窍，采用开放的IT标准，与以太网的TCP/IP标准兼容，并提供了实时功能，能满足所有自动化的需求。

可以很容易地从现有的PROFIBUS方案过渡到PROFINET解决方案，很好地整合已有的系统。通过代理服务器（例如IE/PB链接器），PROFINET可以透明地集成现有的PROFIBUS设备，保护对现有系统的投资，实现现场总线系统的无缝集成。

使用PROFINET IO，现场设备可以直接连接到以太网，与PLC进行高速数据交换。PROFIBUS各种丰富的设备诊断功能同样也适用于PROFINET。PROFINET正在逐渐成为主流的现场总线。

使用故障安全通信的标准行规PROFIsafe，PROFINET用一个网络就可以同时满足标准应用和故障安全方面的应用。PROFINET支持驱动器配置行规PROFIdrive，后者为电气驱动装置定义了设备特性和访问驱动器数据的方法，用来实现PROFINET上的多驱动器运动控制通信。

2.PROFINET在实时控制中的应用

PROFINET使用以太网和TCP/UDP/IP协议作为通信基础，TCP/UDP/IP是IT领域通信协议事实上的标准。对快速性没有严格要求的数据使用TCP/IP协议，响应时间在100ms数量级，可以满足工厂控制级的应用。

PROFINET的实时（Real-Time，RT）通信功能适用于对信号传输时间有严格要求的场合，例如用于传感器和执行器的数据传输。通过PROFINET，分布式现场设备可以直接连接到工业以太网，与PLC等设备通信。其响应时间比PROFIBUS-DP等现场总线相同或更短，典型的更新循环时间为1～10 ms，完全能满足现场级的要求。PROFINET的实时性可以用标准组件来实现。

PROFINET的同步实时（Isochronous Real-Time，IRT）功能用于高性能的同步运动控制。IRT提供了等时执行周期，以确保信息始终以相等的时间间隔进行传输。IRT的响应时间为0.25～1ms，波动小于1µs。IRT通信需要特殊的交换机（例如SCALANCE X-200 IRT）的支持，等时同步数据传输的实现基于硬件。

PROFINET的通信循环被分为两个部分，即时间确定性部分和开放性部分，循环的实时报文在时间确定性通道中传输，而TCP/IP报文则在开放性通道中传输。

PROFINET能同时用一条工业以太网电缆满足三个自动化领域的需求，包括IT集成化领域、实时（RT）自动化领域和同步实时（IRT）运动控制领域，它们不会相互影响。

使用铜质电缆最多126个节点，网络最长5km。使用光纤多于1000个节点，网络最长150km。无线网络最多8个节点，每个网段最长1000m。

3.PROFINETIO系统

PROFINET IO系统由IO控制器和IO设备组成（见图8-34），它们相当于DP主站和DP从站。

PROFINET IO与PROFIBUS都使用STEP 7组态，它们的属性都用GSD文件描述。(www.xing528.com)

图8-34 PROFINET

表8-1给出了PROFINET IO与PROFIBUS-DP术语的比较

表8-1 PROFINET IO与PROFIBUS-DP术语的比较

4.PROFINETIO控制器

1）CPU 315-2PN/DP等带PROFINET接口的CPU用于处理过程信号，以及直接将现场设备连接到工业以太网。

2）新型号的CP 343-1、CP 343-1 Advanced-IT和CP 443-1、CP 443-1 Advanced-IT用于将S7-300和S7-400连接到PROFINET。

3）IE/PB LINK PN IO（见图8-34）是将现有的PROFIBUS设备透明地连接到PROFINET的代理设备。就像访问IO设备一样，I/O控制器可以通过它访问DP从站。

4）IWLAN/PB LINK PN IO是通过无线方式将PROFIBUS设备透明地连接到PROFINET的代理设备。

5）IE/AS-i Link是将AS-i设备连接到PROFINET的代理设备。

6）SOFT PN IO作为IO PLC，是在编程器或PC上运行的通信软件。

5.PROFINETIO设备

ET 200SP、ET 200S、ET 200MP、ET 200M、ET 200Pro、ET 200eco PN、ET 200AL均有PN接口模块，或集成的PN接口，它们可以作PROFINET IO设备。