Profinet百科簡(jiǎn)介

PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現場(chǎng)設備、運動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過(guò)程自動(dòng)化。

PROFINET與分布式自動(dòng)化

隨著(zhù)現場(chǎng)設備智能程度的不斷提高，自動(dòng)化控制系統的分散程度也越來(lái)越高。工業(yè)控制系統正由分散式自動(dòng)化向分布式自動(dòng)化演進(jìn)，因此，基于組件的自動(dòng)化（Component Based Automation，CBA）成為新興的趨勢。工廠(chǎng)中的相關(guān)的機械部件、電氣/電子部件和應用軟件等具有獨立工作能力的工藝模塊抽象成為一個(gè)封裝好的組件，各組件間使用PROFINET連接。通過(guò)SIMATIC iMap軟件，即可用圖形化組態(tài)的方式實(shí)現各組件間的通訊配置，不需要另外編程，大大簡(jiǎn)化了系統的配置及調試過(guò)程

通過(guò)模塊化這一成功理念，可以顯著(zhù)降低機器和工廠(chǎng)建設中的組態(tài)與上線(xiàn)調試時(shí)間。在使用分布式智能系統或可編程現場(chǎng)設備、驅動(dòng)系統和I/O時(shí)，還可以擴展使用模塊化理念，從機械應用擴展到自動(dòng)化解決方案。另外，也可以將一條生產(chǎn)線(xiàn)的單個(gè)機器作為生產(chǎn)線(xiàn)或過(guò)程中的一個(gè)"標準模塊"進(jìn)行定義。作為設備與工廠(chǎng)設計者，工藝模塊化能夠更容易、更好地對您的設備與系統進(jìn)行標準化和再利用。使您能夠對不同的客戶(hù)要求更快、更具靈活性地作出反應。您可以對各臺設備和廠(chǎng)區提前進(jìn)行預先測試--極大地縮短系統上線(xiàn)調試階段。作為系統操作者，從現場(chǎng)設備到管理層，你都可以從IT標準的通用通訊中獲得好處。對現有系統進(jìn)行擴展也很容易。

實(shí)時(shí)通信

根據響應時(shí)間的不同，PROFINET支持下列三種通訊方式：

TCP/IP標準通訊

PROFINET基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，使用TCP/IP和IT標準。TCP/IP 是IT 領(lǐng)域關(guān)于通信協(xié)議方面事實(shí)上的標準，盡管其響應時(shí)間大概在100 ms的量級，不過(guò)，對于工廠(chǎng)控制級的應用來(lái)說(shuō)，這個(gè)響應時(shí)間就足夠了。

實(shí)時(shí)（RT）通訊

對于傳感器和執行器設備之間的數據交換，系統對響應時(shí)間的要求更為嚴格，大概需要5－10ms的響應時(shí)間。目前，可以使用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)達到這個(gè)響應時(shí)間，如PROFIBUS DP。

對于基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，使用標準通信棧來(lái)處理過(guò)程數據包，需要很可觀(guān)的時(shí)間，因此，PROFINET提供了一個(gè)優(yōu)化的、基于以太網(wǎng)第二層（Layer 2）的實(shí)時(shí)通訊通道，通過(guò)該實(shí)時(shí)通道，極大地減少了數據在通訊棧中的處理時(shí)間，因此，PROFINET獲得了等同、甚至超過(guò)傳統現場(chǎng)總線(xiàn)系統的實(shí)時(shí)性能。

同步實(shí)時(shí)（IRT）通訊

在現場(chǎng)級通訊中，對通訊實(shí)時(shí)性要求最高的是運動(dòng)控制（Motion Control），PROFINET的同步實(shí)時(shí)（Isochronous Real-Time, IRT）技術(shù)可以滿(mǎn)足運動(dòng)控制的高速通訊需求，在100個(gè)節點(diǎn)下，其響應時(shí)間要小于1ms，抖動(dòng)誤差要小于1μs，以此來(lái)保證及時(shí)的、確定的響應。

設備控制

PROFINET分布式現場(chǎng)設備

通過(guò)集成PROFINET接口，分布式現場(chǎng)設備可以直接連接到PROFINET上。

對于現有的現場(chǎng)總線(xiàn)通訊系統，可以通過(guò)代理服務(wù)器實(shí)現與PROFINET的透明連接。例如，通過(guò)IE/PB Link（PROFINET和PROFIBUS之間的代理服務(wù)器）可以將一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )透明的集成到PROFINET當中，PROFIBUS各種豐富的設備診斷功能同樣也適用于PROFINET。對于其他類(lèi)型的現場(chǎng)總線(xiàn)，可以通過(guò)同樣的方式，使用一個(gè)代理服務(wù)器將現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入到PROFINET當中。

PROFINET運動(dòng)控制

通過(guò)PROFINET的同步實(shí)時(shí)（IRT）功能，可以輕松實(shí)現對伺服運動(dòng)控制系統的控制。

在PROFINET同步實(shí)時(shí)通訊中，每個(gè)通訊周期被分成兩個(gè)不同的部分，一個(gè)是循環(huán)的、確定的部分，稱(chēng)之為實(shí)時(shí)通道；另外一個(gè)是標準通道，標準的TCP/IP數據通過(guò)這個(gè)通道傳輸。

在實(shí)時(shí)通道中，為實(shí)時(shí)數據預留了固定循環(huán)間隔的時(shí)間窗，而實(shí)時(shí)數據總是按固定的次序插入，因此，實(shí)時(shí)數據就在固定的間隔被傳送，循環(huán)周期中剩余的時(shí)間用來(lái)傳遞標準的TCP/IP數據。兩種不同類(lèi)型的數據就可以同時(shí)在PROFINET上傳遞，而且不會(huì )互相干擾。通過(guò)獨立的實(shí)時(shí)數據通道，保證對伺服運動(dòng)系統的可靠控制。

PROFINET網(wǎng)絡(luò )安裝

PROFINET支持除星形、總線(xiàn)形和環(huán)形拓撲結構。為了減少布線(xiàn)費用，并保證高度的可用性和靈活性，PROFINET提供了大量的工具幫助用戶(hù)方便的實(shí)現PROFINET的安裝。特別設計的工業(yè)電纜和耐用連接器滿(mǎn)足EMC和溫度要求，并且在PROFINET框架內形成標準化，保證了不同制造商設備之間的兼容性。

安全

PROFINET IT標準與網(wǎng)絡(luò )安全

PROFINET的一個(gè)重要特征就是可以同時(shí)傳遞實(shí)時(shí)數據和標準的TCP/IP數據。在其傳遞TCP/IP數據的公共通道中，各種業(yè)已驗證的IT技術(shù)都可以使用（如http、HTML、SNMP、DHCP和XML等）。在使用PROFINET的時(shí)候，我們可以使用這些IT標準服務(wù)加強對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的管理和維護，這意味著(zhù)調試和維護中的成本的節省。

PROFINET實(shí)現了從現場(chǎng)級到管理層的縱向通訊集成，一方面，方便管理層獲取現場(chǎng)級的數據，另一方面，原本在管理層存在的數據安全性問(wèn)題也延伸到了現場(chǎng)級。為了保證現場(chǎng)級控制數據的安全，PROFINET提供了特有的安全機制，通過(guò)使用專(zhuān)用的安全模塊，可以保護自動(dòng)化控制系統，使自動(dòng)化通訊網(wǎng)絡(luò )的安全風(fēng)險最小化。

PROFINET故障安全

在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域中，故障安全是相當重要的一個(gè)概念。所謂故障安全，即指當系統發(fā)生故障或出現致命錯誤時(shí)，系統能夠恢復到安全狀態(tài)（即"零"態(tài)），在這里，安全有兩個(gè)方面的含義，一方面是指操作人員的安全，另一方面指整個(gè)系統的安全，因為在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域中，系統出現故障或致命錯誤時(shí)很可能會(huì )導致整個(gè)系統的爆炸或毀壞。故障安全機制就是用來(lái)保證系統在故障后可以自動(dòng)恢復到安全狀態(tài)，不會(huì )對操作人員和過(guò)程控制系統造成損害。

PROFINET集成了PROFISafe行規，實(shí)現了IEC61508中規定的SIL3等級的故障安全，很好的保證的整個(gè)系統的安全。

PROFINET與過(guò)程自動(dòng)化

PROFINET不僅可以用于工廠(chǎng)自動(dòng)化場(chǎng)合，也同時(shí)面對過(guò)程自動(dòng)化的應用。工業(yè)界針對工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)供電，及以太網(wǎng)應用在本質(zhì)安全區域的問(wèn)題的討論正在形成標準或解決方案。PROFIBUS國際組織計劃在2006年的時(shí)候會(huì )提出PROFINET進(jìn)入過(guò)程自動(dòng)化現場(chǎng)級應用方案。

通過(guò)代理服務(wù)器技術(shù)，PROFINET可以無(wú)縫的集成現場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS和其它總線(xiàn)標準。今天，PROFIBUS是世界范圍內唯一可覆蓋從工廠(chǎng)自動(dòng)化場(chǎng)合到過(guò)程自動(dòng)化應用的現場(chǎng)總線(xiàn)標準。集成PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)解決方案的PROFINET是過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域應用的完美體驗。

作為國際標準IEC61158的重要組成部分，PROFINET是完全開(kāi)放的協(xié)議，PROFIBUS國際組織的成員公司在2004年的漢諾威展覽會(huì )上推出了大量的帶有PROFINET接口的設備，為PROFINET技術(shù)的推廣和普及起到了積極的作用。隨著(zhù)時(shí)間的流逝，作為面向未來(lái)的新一代工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )標準，PROFINET必將為您和您的自動(dòng)化控制系統帶來(lái)更大的收益和便利。