PPROFINET是一種真正的實時工業以太網,在一條網線上可以實現標準TCP/IP數據(TCCP/IP<100ms)、工廠實時數據(RT<10ms)、運動控製等時同步實時數據IRT的同時傳輸。從應用角度上可以分為:PROFINET I/O和PROFINET CBA,同時,能夠集成現有的INTERBUS、PROFIBUS、DEVICENET現場總線設備及其它工業以太網協議如:Ethernet IP、MODBUS TCP,實現工業通訊控製係統一網到底的革命。
 圖1:菲尼克斯電氣――開放靈活的PROFINET解決方案 信息技術日新月異的發展,自動化領域的工業通訊技術也在悄然地發生著變化。工業以太網技術成為自動化係統中最為熱門的技術,PROFINET就是其中最有生命力的事實上的工業以太網標準之一。基於以下幾個原因:工業以太網PROFINET正在源源不斷的應用各行各業的自動化控製係統當中。 ■PROFINET 使用現有的開放標準並與Ethernet TCP/IP標準完全兼容; ■以太網早已是辦公領域的標準,在自動化領域的高層通信中早已使用了以太網; ■以太網也可以用於控製器與現場設備之間的通信; ■IT 功能也適用於自動化應用; ■它為整個自動化市場提供了實時功能; ■RT是用於工廠自動化的快速而簡練的解決方案; ■IRT適用於運動控製高的端需要; ■RT和IRT都完全與IEEE 802.3 兼容,並且支持整個TCP/IP帶寬(64-1536字節報); ■PROFINET支持CBA技術,易於實現不同的係統單元之間的互操作; ■它集成了現有的現場總線解決方案:INTERBUS、PROFIBUS、DeviceNet; ■它提供了已經被監證的安全性功能INTERBUSsafety、PROFIsafe RT。 通過對分散式現場設備通過PROFINET IO集成,采用通常的INTERBUS的IO視點,從而可將現場設備的IO循環地傳輸給PLC的過程映像。PROFINET IO描述的設備模型,以INTERBUS的關鍵特性為基礎,並由模塊、通道、采集點組成。現場設備的特性通過基於XML的GSD(General Station Description)文件來描述。 PROFINET基ji於yu組zu件jian自zi動dong化hua模mo型xing在zai分fen布bu式shi裝zhuang備bei中zhong是shi非fei常chang高gao效xiao的de技ji術shu。組zu件jian模mo型xing將jiang機ji器qi或huo裝zhuang備bei的de自zi治zhi模mo塊kuai描miao述shu為wei工gong藝yi技ji術shu模mo塊kuai。基ji於yu工gong藝yi技ji術shu模mo塊kuai而er開kai發fa的de分fen布bu式shi自zi動dong化hua係xi統tong簡jian化hua了le裝zhuang備bei和he機ji器qi的de模mo塊kuai化hua設she計ji,從cong而er顯xian著zhu地di簡jian化hua了le裝zhuang備bei和he機ji器qi零ling部bu件jian的de重zhong複fu使shi用yong。因yin此ci大da量liang地di減jian少shao了le工gong程cheng設she計ji成cheng本ben。 PROFINET根據通信采用不同的性能等級:PROFINET通過TCP/UDP和IP在標準通道上發送非苛求時間的數據,例如:參數、組態數據和互連信息。這滿足了自動化層與其它網絡(MES,ERP)的連接需求;對於生產裝備內苛求時間的過程數據的傳輸,它采用實時通道RT(軟實時)。它是作為基於可用控製器的軟件來實現的;對於同步應用,可采用等時同步實時通信(IRT)。它允許在時鍾速率為1ms時,抖動精度為1ms。
 圖2:全中文自動化編程軟件PC WORX 5 PROFINET 網絡安裝依據工業環境下以對以太網網絡的特殊要求。它們給設備製造商提供清晰的設備接口規範和布線要求。“PROFINET 安裝導則”給裝備製造商/操作人員提供以太網網絡安裝的簡單規則。 網絡管理覆蓋了在以太網網絡中PROFINET 設備管理的所有功能。這包括設備和網絡組態、網絡診斷。對於Web集成,PROFINET 采用基於以太網的技術,而且借助互聯網的標準技術可訪問PROFINET 組件。為了獲得與其它係統範圍的開放鏈接,PROFINET 采用OPC DA 和DX。 PROFINET的一個關鍵特點是從現有的現場總線解決方案(例如:INTERBUS、PROFIBUS DP、DeviceNet)到基於以太網的PROFINET的無縫轉換。對於設備/裝備/機器製造商和最終用戶來說,這就是對現有投資的重要保護。 從上麵內容的闡述來看PROFINET不僅僅是一個工業以太網協議,而且是一個完整的自動化解決方案。它使用TCP/IP和IT標準,符合基於工業以太網的實時自動化體係,覆蓋了自動化技術的所有要求;能夠實現與現場總線的無縫集成。更重要的是PROFINET所有的事情都在一條電纜中完成,IT服務和TCP/IP開放性沒有任何限製;它可以滿足.用於所有客戶需要的統一的通信;從高性能到等時同步可以伸縮的實時通信。現在已經成為現場總線國際標準IEC-61158的第10類型。菲尼克斯電氣作為PROFINET技術兩大主要研發者之一,可以提供全麵的產品係統解決方案。 在圖1中,詳細闡述了一個典型的PROFINET解決方案係統的主要構成部分,從上到下依次分為五大部分: ■用於PN IO控製器的編程軟件PC WORX 5 ■麵向靈活的工業以太網PN IO設備模塊化交換機MMS ■強大緊湊的模塊化控製係統的PN IO控製器(即支持PN的PLC) ■支持PN技術的IO設備(包括D耦合器、電源、IO、功能模塊等) ■在PN上作從站同時在INTERBUS上作主站的PN/IBS代理服務器。 全中文自動化編程軟件PC WORX 5 ■PC WORX 5是AUTOMATIONWORX Software Suite 2006 V1.2中文版本軟件包的核心軟件。同時還包括了Diag+ V1.21,Diag+ NetScan V1.00等專用工具。 ■PC WORX 5中文版是國內第一套中文版工控軟件。該軟件集成了三大功能:INTERBUS組態、編程和診斷功能。軟件編程符合IEC61131-3國際標準,支持語句表、結構文本、梯形圖、功能塊圖和順序功能圖等5種編程語言。故障診斷采用Diag+或者Diag+ NetScan,通過在線診斷,進行精確和快速的故障定位,告訴用戶故障類型和解決辦法,可保證係統的停機時間最短。 ■PC WORX 5中文版對操作界麵和幫助文件等進行了全麵的中文化,並可直接采用中文字符定義變量和進行編程,極大地方便了中國用戶學習和使用PCWORX軟件。 ■PC WORX 5通過綜合的交叉編譯功能來滿足對特殊編程語言的需求。編程語言FBD,IL和LD可以交叉編譯成任何一種其他編程語言來滿足特殊的需求。ST可以被翻譯成FBD,IL和LD。可以用最喜愛的語言編程,PC WORX 5可以在同一時間滿足客戶不同的需求。 ■PC WORX 5keyishiyongtuoyedefangfalailianjiezidonghuaxitongderuanjianheyingjian。bianliangdeshujufangxiangyouxiangyingguochengshujutiaomudelianjiesuojueding,ruanjianhaikeyizidongchanshengchubianliang。zhinengguochengshujubianjiqizaifenpeiguochengshujushitigongleyitiaofeichangzhijieledangdefangfayijianqingdegongzuofuhe。 ■PC WORX 5的在線修改功能使得在線調試變得非常簡單方便。100%的(de)在(zai)線(xian)修(xiu)改(gai)功(gong)能(neng)意(yi)味(wei)著(zhe)無(wu)論(lun)多(duo)少(shao)修(xiu)改(gai),都(dou)可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)的(de)上(shang)載(zai)到(dao)控(kong)製(zhi)器(qi)。在(zai)運(yun)行(xing)期(qi)間(jian),係(xi)統(tong)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)著(zhe)足(zu)夠(gou)得(de)實(shi)用(yong)性(xing),即(ji)便(bian)要(yao)上(shang)載(zai)一(yi)部(bu)分(fen)程(cheng)序(xu)到(dao)控(kong)製(zhi)器(qi)。PC WORX 5,程序改變,而控製器不再停機。 ■PC WORX 5中(zhong)集(ji)成(cheng)了(le)總(zong)線(xian)配(pei)置(zhi)器(qi)以(yi)保(bao)證(zheng)對(dui)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)最(zui)合(he)適(shi)的(de)項(xiang)目(mu)計(ji)劃(hua),並(bing)可(ke)以(yi)給(gei)您(nin)一(yi)次(ci)顯(xian)示(shi)所(suo)有(you)的(de)信(xin)息(xi)。不(bu)再(zai)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)其(qi)它(ta)的(de)工(gong)具(ju)來(lai)完(wan)成(cheng)總(zong)線(xian)配(pei)置(zhi)。所(suo)有(you)的(de)信(xin)號(hao)數(shu)據(ju)(例如設備識別號)都可以在編程環境中得到。配置器硬件目錄提供了對自動控製環境所須的器件,而且可以使用拖曳的方式加入到硬件結構中。PCWORX使用FDCML和基於XML的描述語言來描述設備。設備描述編輯器可以很容易的把您自定義的設備描述加入到設備目錄中去。PC WORX 5還允許在一個項目中采用不同的控製器實現分布式係統。 PC WORX 5 提ti供gong給gei調tiao試shi最zui優you的de支zhi持chi。標biao準zhun調tiao試shi包bao括kuo多duo種zhong功gong能neng比bi如ru斷duan點dian,步bu進jin,追zhui蹤zong,庫ku調tiao試shi和he實shi例li調tiao試shi。可ke以yi使shi用yong方fang便bian的de觀guan察cha窗chuang來lai監jian測ce每mei個ge變bian量liang和he自zi定ding義yi數shu據ju。使shi用yong變bian量liang觀guan察cha窗chuang的de輸shu入ru和he輸shu出chu選xuan項xiang可ke以yi把ba整zheng個ge係xi統tong狀zhuang況kuang拷kao貝bei到dao磁ci盤pan上shang並bing存cun儲chu成cheng最zui新xin數shu據ju。友you好hao的de用yong戶hu複fu製zhi管guan理li功gong能neng非fei常chang方fang便bian並bing且qie容rong易yi使shi用yong。綜zong合he邏luo輯ji分fen析xi器qi能neng夠gou使shi獨du立li變bian量liang的de按an時shi間jian順shun序xu進jin行xing監jian測ce,所suo以yi非fei常chang容rong易yi追zhui蹤zong變bian量liang的de相xiang互hu關guan係xi。 模塊化交換機(PN I/O 設備) MMS模塊化管理型交換機/一體化管理型交換機MCS特性:電口10/100M自適應、自動交叉連接,模塊化擴展結構:2-24端口,導軌安裝,連接狀態指示,24 VDC冗餘供電,靈活使用多種傳輸媒介10/100 M雙絞線,100 Mbit/s玻璃光纖,可以現場製作的塑料光纖和HCS光纖(10/100 Mbit/s)、通過GL等船級社認證,更能享用電氣、電子連接技術的世界市場領袖菲尼克斯電氣豐富多樣的以太網網絡連接附件。同時,還可以支持以下一些高級功能: 圖3:模塊化交換機(PN I/O 設備) ■為端口加裝硬件鎖附件,在OSI網絡七層協議的物理層設定安全策略 ■10/100M自適應,也可以手工設備每個端口的速率 ■手工激活或關閉某些端口、根據MAC地址設定不同端口的訪問權限 ■可以通過DHCP和BootP對交換機的IP地址進行設備 ■支持端口鏡像功能Port Mirroring ■具有Web-Based管理功能,標準IE就能對交換機進監視和參數配置 ■支持虛擬局域網技術,精確規劃您的邏輯局域網絡 ■支持Multicasts (IGMP Snooping,GARP,GMRP) ■支持SNMP、MIB II、Bridge、RMON、IF- MIB、IGMP snooping等 ■支持符合IEEE 802.1P的數據優先級通訊機製 ■交換機的Frameware可以隨著技術的發展進行免費升級 ■多模光纖最遠可以傳輸10000M,多模光纖最遠可以傳輸36000M ■可以選擇豐富的POF、HCS、多模、單模玻璃光纖,以及任意選擇ST、SC、FSMA連接形式的接口模塊、並可選擇向前或向下出線 ■選擇能夠記憶網絡配置狀態的存儲模塊 ■能夠自由地在標準以太網TCP/IP、MODBUS TCP、Ethernet IP、PROFINET工業以太網中使用 ■具有專利技術的快速環網冗餘技術,更快的絡自愈時間,優化的超級冗餘環網檢測協議,一個環上支持最多57台交換機,1000台以太網終端設備,網絡自愈時間100ms~500ms之間,在網絡同時達到57交換機1000台以太網終端設備時接近500ms。 PROFINET I/O控製器 菲尼克斯電氣目前有四種支持PROFINET的I/O控製器。型號依次為:ILC 350 PN、ILC 370 PN 2TX-IB、FC PCI 350 PN、ILC 390 PN 2TX-IB。以ILC 370 PN 2TX-IB舉例來說明,它的主要技術參數如下: ■通用技術數據: 以太網 連接2X10/100M自適應 PROFINET IO 控製係統 IEC 61131-3 and 5 用PC WORX 5 典型: 0.3 ms /1K指條 ■存儲器: 2 MB 程序存儲器(>170K IL指令)) 4 MB 數據存儲器 可插入CF卡到64 MB (項目和文件數據) 96 KB NVRAM 非易性數據 ■I/O基本說明: 最大支持設備512 最大I/O點數8192 集成12DI (50kHz) / 4DO INTERBUS從站接口 ILC 370 PN 2TX-IB控製器是菲尼克斯電氣Inline產品家族的一種先進的、高度緊湊的模塊化產品,可以滿足各種現場控製需求,大大提高了整個自動化係統的智能性。ILC 370 PN 2TX-IB控製器的處理速度為0.3ms/k指令,標準內存為2M字節,可通過向處理器模塊中插入內存子模塊來進行內存擴展,一個ILC 370 PN 2TX-IB控製器處理器支持8192個I/O點,可以通過現場總線接口實現對INTERBUS現場總線係統的集成,兩個PROFINET口中的一個與本地的HMI進行連接作現場操作與監視,另一個PROFINET口與中控室或其的上層網絡設備進行通訊地,組成全集成的自動化係統。
 圖4:PROFINET I/O 控製器 ILC 370 PN 2TX-IB是(shi)一(yi)款(kuan)高(gao)性(xing)能(neng)控(kong)製(zhi)器(qi),不(bu)僅(jin)有(you)著(zhe)極(ji)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)速(su)度(du),還(hai)具(ju)有(you)更(geng)多(duo)的(de)程(cheng)序(xu)及(ji)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)的(de)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)需(xu)求(qiu)。控(kong)製(zhi)器(qi)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)符(fu)合(he)IEC 61131-3指令的開發工具PC WorX 5進行設置和編程,數據可以通過AX OPC servers進行交換,並且可以實現控製器與上位機之間的通訊,與任何支持TCP/IP協議的裝置或係統進行數據交換。 PROFINET 現場總線I/O PN耦合器同樣使用獲得歐洲工業設計大獎的Inline係統係列產品模塊化的設計,並且模塊種類不僅包括了模擬量、數字量這些不同模塊,而且還有各種功能模塊。這就可以為工業控製提供―種非常靈活並十分完整控製方案。 ■模塊化的設計:Inline係統的模塊化的I/O、內存及通訊接口可為我們提供了一種即可組態又便於擴展的係統,使我們可以根據需要靈活配置所需的I/O數量,內存容量, 以及通訊網絡,以後當需要進一步擴展係統時,可隨時添加I/O,內存及通訊接口。 ■帶電插拔(熱插拔):Inline允許用戶帶電插拔係統中的任何I/O模mo塊kuai,而er不bu會hui對dui模mo塊kuai造zao成cheng損sun壞huai。這zhe對dui於yu係xi統tong的de維wei護hu與yu檢jian修xiu有you著zhe很hen大da的de幫bang助zhu,因yin為wei這zhe樣yang用yong戶hu就jiu可ke以yi在zai繼ji續xu維wei持chi係xi統tong運yun行xing的de同tong時shi更geng換huan有you故gu障zhang的de模mo塊kuai,而er不bu會hui影ying響xiang整zheng個ge係xi統tong其qi它ta部bu分fen的de正zheng常chang運yun行xing。 ■高速傳送:Inline可以在網絡之間,網絡的鏈路之間以及模塊之間實現信息的高速傳送。 ■高強度的硬件平台:Inline係統采用特殊設計的高強度工業硬件平台,從而可耐受振動,高溫以及各種工業環境下的電氣幹擾。 ■小型化、精致化:所有硬件模塊采取小型化的設計,這使得Inline係統適用於有限的安裝空間。 ■即插即用,籠式彈簧接線技術,接線簡單,可靠,現場條件適應性強,靈活的接線方式和可靠的接觸效果,增強了係統的可靠性和可維護性. ■分布式處理:通過Ethernet和現場總線將處理器連接起來,可以實現分布式處理。 ■分布式I/O:通過Ethernet和現場總線即可將遠離處理器的分布式I/Olianjieqilai。yonghukegenjuxuyaorenyijianggezhonggongnengmokuaizuhedaoyiqi,bingkegenjuxuyaosuishigenghuanzongxianshipeiqiyishiyingbutongzongxianxitonghuogenjuxianchangqingkuanggenghuanqitagongnengmokuai。 ■Inline操作係統:該gai操cao作zuo係xi統tong提ti供gong了le真zhen正zheng具ju有you優you先xian級ji的de多duo任ren務wu環huan境jing,允yun許xu用yong戶hu通tong過guo單dan獨du排pai定ding軟ruan件jian組zu件jian來lai滿man足zu自zi己ji的de應ying用yong要yao求qiu。這zhe能neng大da大da提ti高gao處chu理li器qi的de效xiao率lv並bing且qie可ke以yi相xiang對dui降jiang低di成cheng本ben,因yin為wei它ta可ke以yi減jian少shao用yong戶hu對dui整zheng個ge控kong製zhi係xi統tong所suo需xu的de處chu理li器qi數shu量liang的de要yao求qiu。
 圖5:PROFINET 現場總線I/O 係統之間的結合緊密:Inline係統與現有的基於PLC係統之間的結合非常好,PN IO控製器與現有的PHOENIX CONTACT各層網絡上的設備都可通過PROFINET或現場總線及對應的功能塊進行信息交換,實現與其他網絡上的程序處理器之間無縫交換。 PROFINET/INTERBUS代理服務器 PROFINET提供了一個在PROFINET環境下協調現有INTERBUS和he其qi它ta現xian場chang總zong線xian係xi統tong的de模mo型xing。這zhe表biao示shi,你ni可ke以yi構gou造zao一yi個ge由you現xian場chang總zong線xian和he基ji於yu以yi太tai網wang的de子zi係xi統tong任ren意yi組zu合he的de混hun合he係xi統tong。這zhe就jiu能neng夠gou進jin行xing從cong基ji於yu現xian場chang總zong線xian的de係xi統tong向xiangPROFINET的連續技術轉移。 轉移策略: 大量的現有INTERBUS 係統意味著保護投資是必須考慮的因素之一,因此,重要的是能夠使這些係統簡單地融入PROFINET(遷移)。以下情況說明了這一特點: ■最終用戶:希望有一種方便的途徑將他現有的設備集成到新的PROFINET 係統中; ■裝備和機器製造商:希望能夠將其經過現場考驗的和文檔化的係列設備(無需作任何修改)用在PROFINET自動化項目中; ■設備製造商:希望能夠將他們的現場設備集成到PROFINET係統中(無需因修改而發生任何額外費用)。 PROFINET可以通過代理服務器集成INTERBUS現場總線設備: PROFINET代理服務器方案支持現場總線係統的集成,這種集成既簡單又具有高透明度,INTERBUS 與其它現場總線可通過代理服務器或作為現場總線應用集成在自動化設備內。在以太網上,代理服務器是一個或多個現場總線設備(例如:INTERBUS 上的現場設備)的代表。這種代表保證了網絡之間透明的通信(無需開辟協議通道)。例如,它確保了對現場總線設備的循環數據的透明性。
 圖6:PROFINET/INTERBUS 代理服務器 在INTERBUS DP的情況下,一方麵,代理服務器是INTERBUS主站,它協調INTERBUS節點的數據交換;另一方麵,代理服務器是與PROFINET通信的以太網設備。代理服務器可以作為(例如)PLC、基於PC 的控製或作為一個簡單的網關存在並實現。 菲尼克斯電氣公司是PROFINET技術的兩大主要技術研發者之一,同時也是全球PROFINET技術資格認證中心之一,尤其精於PROFINET堆棧技術、PROFINET IO技術、光纖傳輸與診斷技術,並著手研發下一代CBA技術,全麵參與超過12個工作組的功能範圍各項技術研發工作,也中國PROFINET市場工作組領導者之一,全力與PROFINET中國用戶組織及各兄弟公司獻身於工業以太網PROFINET技術在中國的推廣與普及事業中,與中國的自動化產業共同發展成長。菲尼克斯電氣――開放靈活的PROFINET解決方案事實證明是一個運行可靠的自動化係統,已經在德國大眾AUDI B8 Ingolstadt和Neckarsulm兩地的汽車工廠,荷蘭Alewijnse食品公司,中國華南機場監控、濟南、徐州煙廠的製絲生產線、物流配送中心以及一些目前正在實施的工程項目中。 |