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PROFINET常见问题解答

发布时间:2020-05-25 发布时间:
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PROFINET与以太网之间的关系?
       过去,工业以太网是自动化领域控制层和管理层的主要网络类型之一,用于连接PLC和PLC或者PLC和上位机。这仅仅提到的是连接网络的物理介质,即工业以太网。PLC之间或者PLC和PC之间通讯的时候,常常会使用网络协议,例如TCP/IP,UDP/IP,S7,ISO on TCP甚至FTP,Email等IT协议,这些协议运行在工业以太网上,通过这些协议完成设备之间的数据交换。与TCP等协议一样PROFINET运行在工业以太网上,只不过该协议主要用于现场级设备PLC和分布式IO之间的通讯,以及控制级PLC和PLC以及PC之间的通讯。所以从狭义上来说,PROFINET就是工业以太网中的一个协议而以。而从广义来说,当网络设备通讯使用PROFINET协议时,这个网络就可以称作PROFINET网络。
      未来自动化发展的趋势之一就是工业以太网向现场级渗透,目前有多家电气厂商提供实时以太网,用于现场级通讯。对于西门子来说,PROFINET就是西门子未来自动化发展的趋势之一。 

PROFINET如何保证快速的实时性?
    前面的说法,已经基本上描述了PROFINET实时的原因,PROFINET实时主要是有其精简的堆栈结构,交换机全双工的环境,报文的优先级标识VLAN-Tag,最重要的就是其循环通讯的协议,这些是PROFINET实时的原因。
    PROFINET通信在实时性上可以实现1ms刷新64个IO设备,250us刷新13个IO设备,对于运动控制可以在250us同步35个轴,抖动精度小于1us。
 
PN 什么时候像DP一样可以直接用I/O读取 而不必必须用FC11/12去读写PN IO的数据就更加方便了?
      PROFINET对于西门子的客户来说其中的优势之一就是在Step7中PROFINET IO与PROFIBUS DP具有相似的组态和编程,这样方便用户快速的使用PROFIENT。目前,西门子的PROFINET产品很多,从PLC到分布式IO再到驱动。使用集成的PN接口的PLC,例如CPU315-2PN/DP,CPU416-3PN/DP或CP443-1等等可以直接访问外围IO设备,这一点与CPU315-2DP,CPU416-2DP或CP443-5直接访问DP从站的编程方式是一样。而且在保证数据连续性上面,PROFINET也使用SFC14和SFC15。而对于CP343-1的PN IO控制器的编程方式则与CP342-5DP主站相似,需要编写FC11PNIO_SEND和FC12PNIO_RECV来与IO设备进行通讯。
 
PROFINET拿出来听别人说都是“以太网”方式通讯?
      很明显太多人对这些东西相互见的区分不够,或者说PROFINET与以太网,搞得像SIEMENS当时的PCS7与PLC的概念似的,让觉得有联系,但是好象又说不清楚,得过“段”时间后才能逐渐消化。
 
以太网应该是未来总线发展的一个大趋势吧?
      不过PROFINET还不完全等同于以太网,要从实质上的接受,怕是还需要一段时间。并且,PROFINET的价格,毕竟还是相对贵一些,也就直接导致了我们失去了不少实际接触的机会。过去,工业以太网是自动化领域控制层的主要网络类型之一,用于连接PLC和PLC或者PLC和上位机。这仅仅提到的是连接网络的物理介质,即以太网。PLC之间或者PLC和PC之间通讯的时候,常常会使用网络协议,例如TCP/IP,UDP/IP,S7,ISO on TCP甚至FTP等IT协议,这些协议运行在工业以太网上,这样才完成设备之间的数据交换。对于PROFINET与TCP等协议一样运行在工业以太网上,只不过使用该协议主要用于现场级设备PLC和分布式IO之间的通讯,以及控制级PLC和PLC之间的通讯。所以从狭义上来说,PROFINET就是工业以太网中的一个协议而以。而从广义来说,当网络设备通讯使用PROFINET协议时,这个网络就可以称作PROFINET网络。未来自动化发展的趋势之一就是工业以太网向现场级渗透,目前有多家电气厂商提供实时以太网,用于现场级通讯。对于西门子来说,PROFINET就是西门子未来自动化发展的趋势之一。
 
通讯距离是个问题?
      由于PROFINET基于工业以太网,那么以太网的多种的网络拓扑和连接同样适用于PROFINET。这一点从侧面也反映了使用PROFINET不需要改变原来的网络结构。这一点是PROFIBUS所不能比拟的。交换机是以太网中核心部件,同样在PROFINET网络中交换机也同样是核心部件。网络连接可以使用电气或者光纤进行连接,典型的电气连接的长度是100m,而光纤的连接距离就长了,这与交换机的光纤接口或者光纤模块的属性有关系。目前,如果用户选择SCALANCE X400的MM491-2LH+单模光纤连接时,可以达到最远距离为70公里。所以距离在PROFINET中不是问题。而且由于以太网中的设备个数,从理论上不受任何限制,所以网络规模可以根据实际的需求,可大可小。
 
对于PROFINET,最终要的就是保证实时性。其他的都不是问题。
     对于类似总线结构的PROFINET串联网络还好说,中间没有其他设备,而且数据包是直通的方式,没有转发,实时性应该是可以得到保证。
如果经过交换机,而且其中掺杂着其他数据,比如诊断、上位通讯时,交换机如何能保证PNIO的实时性,胶片讲的不是很清楚啊。是不是必须使用IRT交换机。
 
如果需要三网合一(数据、语音、图像),又如何能保证PNIO的实时性?
    PROFINET基于工业以太网,与其它某些实时以太网不同,PROFINET允许其它的TCP/IP或IT数据一起在以太网上进行传输。这也是PROFINET的开放性的一个体现,这样通过PROFINET网络可以实现真正的“一网到底”。
PROFINET的网络连接,交换机是核心部件,也就是没有交换机就无法完成PROFINET通讯,即使使用双端口的ET200进行串联,双端口的交换机集成在ET200中。
PROFINET的实时性,需要了解PROFINET的协议和工作机制。PROFINET具有RT和IRT两种等级的实时通讯。
对于RT,通讯双方,按照Step7组态的各自的时钟周期内,向对方发送一次数据,实现实时的数据交换。时钟周期设置越短,实时性就越强。被发送出来的数据,交换机保证其实时性的唯一方式,就是根据PROFINET数据的QoS来转发该数据,正如胶片所描述的,PROFINET的数据可能会被延迟,延迟的最主要原因就是NRT的报文和交换机的S&F。这时PROFINET的实行性的保证就主要依赖您,工程师去考虑实际的网络拓扑结构,防止类似的情况发生。必要时,调整Update time 和看门狗时间。
对于交换机,其工作方式,如胶片所说有两种,一种S&F,另一种是CT。普通交换机的工作方式使用S&F。虽然IRT的交换机的工作方式使用CT的方式,不过在网络数据发生累积时,其工作模式会转变成S&F。这样与普通交换机相同。所以使用IRT交换机在应用RT时,数据负载不能接近满负荷。
对于IRT,通讯双方仍然按照Step7组态的各自的时钟周期内,向对方发送一次数据,实现实时的数据交换。但是由于IRT的时钟被同步,这样IRT采用了带宽预留的方式,也就是说在这段时间内,只有IRT的数据才可以进行传输,其它数据例如TCP或IT数据或者您所举的数据、语音、图像等数据是无法在这段时间内进行传输。由于没有数据与IRT的数据争抢带宽,于是保证了IRT数据的实时性。这时,一定要选择IRT的交换机例如SCALANCE X200IRT或者选择支持IRT的设备例如ET200S PN V6.0进行相邻连接,与RT不同,因为此时IRT的交换机是IRT实时性的唯一保证。不过PROFINET IRT还有另外一个优点,如果IRT设备之间由于某些原因无法完成时钟同步,那么会以RT的方式进行通讯。
综上所述,如果需要三网合一(数据、语音、图像),根据的实际负荷的大小以及网络拓扑结构,来选择RT或IRT的数据方式,都可以保证PROFINET数据交换的实时性! 

PROFINET的通讯距离有问题吗?
     由于PROFINET基于工业以太网,那么以太网的多种的网络拓扑和连接方式同样适用于PROFINET。这一点从侧面也反映了使用PROFINET不需要改变原来的网络拓扑结构。这一点是PROFIBUS所不能比拟的。
    交换机是以太网中核心部件,同样在PROFINET网络中交换机也同样是核心部件。网络连接可以使用电气或者光纤进行连接,典型的电气连接的长度是100m,而光纤的连接距离就长了,这与交换机的光纤接口或者光纤模块的属性有关系。目前,如果用户选择SCALANCE X400的MM491-2LH+单模光纤连接时,可以达到最远距离为70公里。所以距离在PROFINET中不是问题。而且由于以太网中的设备个数,从理论上不受任何限制,所以网络规模可以根据实际的需求,可大可小。 本文来自织梦 

PROFINET如何连接PA仪表?
 PROFINET可以无缝集成PROFIBUS、ASi等现场总线,通过IE/PB LINK PN IO可以无缝集成PROFIBUS-DP设备,但是IE/PB LINK不能连接DP/PA LINK来连接PA仪表,所以只能通过DP/PA Coupler来连接PA设备。DP/PA Coupler不需要在Step7中组态,只需要直接组态PA仪表即可,不过PROFIBUS总线的波特率需要设置45.45kbit/s
 

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