PROFINET總線技術(shù)基礎(chǔ)

PROFINET總線技術(shù)基礎(chǔ)第一頁(yè)，共61頁(yè)?！?工業(yè)以太網(wǎng)§2PROFINET基礎(chǔ)§3PROFINET的通信技術(shù)§4PROFINET的種類§5PROFINETIO的組態(tài)第二頁(yè)，共61頁(yè)。第一節(jié)工業(yè)以太網(wǎng)概述技術(shù)特點(diǎn)傳輸介質(zhì)和連接器第三頁(yè)，共61頁(yè)。一、概述工業(yè)以太網(wǎng)(IndustrialEthernet)是西門子公司提出的一種基于以太網(wǎng)的工業(yè)通訊模式，它遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3。工業(yè)以太網(wǎng)和局域網(wǎng)都是采用TCP/IP協(xié)議，因而可以直接和局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)互連，便于共享網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，可以用IE瀏覽器訪問(wèn)終端數(shù)據(jù)。第四頁(yè)，共61頁(yè)。

常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第五頁(yè)，共61頁(yè)。

常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第六頁(yè)，共61頁(yè)。二、技術(shù)特點(diǎn)兼容性好，適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設(shè)備的兼容和互操作等問(wèn)題。數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)，具有10～100M/bits的自適應(yīng)傳輸速率，傳輸距離最大可達(dá)150km?？梢酝ㄟ^(guò)Internet對(duì)企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化?？垢蓴_能力強(qiáng)，適應(yīng)嚴(yán)酷的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境?？焖俚木W(wǎng)絡(luò)故障定位與診斷。第七頁(yè)，共61頁(yè)。三、傳輸介質(zhì)和連接器目前采用多芯雙絞線作為短距離信息傳輸，無(wú)線作為中距離信息傳輸，光纖作為遠(yuǎn)距離信息傳輸。多芯雙絞線常用的有8芯、4芯兩種，使用RJ45(俗稱水晶頭)連接器作接線端子。RJ45有8芯和4芯兩種。第八頁(yè)，共61頁(yè)。1、8芯雙絞線和連接器第九頁(yè)，共61頁(yè)。RJ45的安裝方法第十頁(yè)，共61頁(yè)。2、4芯雙絞線和連接器第十一頁(yè)，共61頁(yè)。RJ45的安裝方法第十二頁(yè)，共61頁(yè)。1-橙白2-橙3-綠白6-綠第十三頁(yè)，共61頁(yè)。3、檢查第十四頁(yè)，共61頁(yè)。第二節(jié)

PROFINET基礎(chǔ)概述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)和連接器PROFINET與PROFIBUS的比較第十五頁(yè)，共61頁(yè)。一、概述PROFIBUS國(guó)際組織于1999年開(kāi)始研發(fā)新一代總線系統(tǒng)—PROFINET。因全球知名的自動(dòng)化設(shè)備制造商的支持，2000年底，PROFINET正式成為了IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的第10種現(xiàn)場(chǎng)總線。PROFINET是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)和IT標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通信系統(tǒng)，具有比PROFIBUS更多的優(yōu)點(diǎn)，因而在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。第十六頁(yè)，共61頁(yè)。二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第十七頁(yè)，共61頁(yè)。要求使用帶有交換功能的設(shè)備！第十八頁(yè)，共61頁(yè)。三、傳輸介質(zhì)和連接器1、傳輸介質(zhì)

目前PROFINET支持百兆以太網(wǎng)100BASE-TX，采用兩對(duì)雙絞屏蔽線(GP2×2系列)作為短距離信號(hào)傳輸。名稱特點(diǎn)適用范圍GP2×2A型單股導(dǎo)體固定設(shè)備GP2×2B型較軟電纜偶爾移動(dòng)的設(shè)備GP2×2C型軟電纜經(jīng)常移動(dòng)的設(shè)備GP2×2船用耐腐蝕船用設(shè)備IEFC電纜GP2×2型系列第十九頁(yè)，共61頁(yè)。GP2×2A型黃色/橙色用于發(fā)送信號(hào)，白色/藍(lán)色用于接收信號(hào)。第二十頁(yè)，共61頁(yè)。2、連接器RJ45連接器M12連接器混合連接器第二十一頁(yè)，共61頁(yè)。RJ45連接器IP20防護(hù)FC型(工業(yè)中常用)IP20防護(hù)普通型IP67防護(hù)型第二十二頁(yè)，共61頁(yè)。M12連接器(4芯)A型B型D型第二十三頁(yè)，共61頁(yè)?；旌线B接器

可同時(shí)進(jìn)行通信和24V供電。電纜與連接器的連接方法名稱功能導(dǎo)線顏色RJ45M12TD+發(fā)送數(shù)據(jù)黃11TD-發(fā)送數(shù)據(jù)橙23RD+接收數(shù)據(jù)白32RD-接收數(shù)據(jù)藍(lán)64第二十四頁(yè)，共61頁(yè)。四、PROFINET與PROFIBUS的比較名稱PROFINETPROFIBUS最大傳輸速率100Mbit/s12Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸方式全雙工半雙工網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型、線型、樹(shù)型線型一致性數(shù)據(jù)范圍254字節(jié)32字節(jié)網(wǎng)段長(zhǎng)度100m100m主站個(gè)數(shù)無(wú)限制多主站會(huì)影響速率診斷功能強(qiáng)弱運(yùn)動(dòng)控制響應(yīng)速度快響應(yīng)速度慢設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)定位能不能使用成本高低第二十五頁(yè)，共61頁(yè)。第三節(jié)

PROFINET的通信技術(shù)

通信協(xié)議模型通信等級(jí)通信通道模型等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信第二十六頁(yè)，共61頁(yè)。一、通信協(xié)議模型ISO/OSIPROFINET7bPROFINETIO服務(wù)(IEC61784)PROFINETIO協(xié)議(IEC61158)PROFINETCBA(IEC61158)7a無(wú)連接RPC面向連接RPC(DCOM)654UDP(RFC768)TCP(RFC793)3IP(RFC791)2IEEE802.3全雙工IEEE802.1優(yōu)先標(biāo)識(shí)1IEEE802.3100BASE-TX，100BASE-FX第二十七頁(yè)，共61頁(yè)。二、通信等級(jí)IT服務(wù)，TCP/IPSRTIRT第二十八頁(yè)，共61頁(yè)。TCP/IP用于對(duì)通訊速率要求不高的數(shù)據(jù)傳輸。如設(shè)備組態(tài)、設(shè)置參數(shù)和下載上傳程序、低精度過(guò)程控制、低精度運(yùn)動(dòng)控制等。軟實(shí)時(shí)(SRT)技術(shù)用于對(duì)通訊速率要求較高的數(shù)據(jù)傳輸。如高精度過(guò)程控制、中精度的運(yùn)動(dòng)控制等。等時(shí)同步實(shí)時(shí)(IRT)技術(shù)用于對(duì)通訊速率要求高的數(shù)據(jù)傳輸。如高精度的運(yùn)動(dòng)控制等。第二十九頁(yè)，共61頁(yè)。三、通信通道模型IT應(yīng)用HTTPSNMPDHCPPROFINET應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)TCP/IPRTC1/RTC2/RTC3EthernetSRTIRT第三十頁(yè)，共61頁(yè)。IT的應(yīng)用協(xié)議用于設(shè)備的參數(shù)化、診斷數(shù)據(jù)讀取。實(shí)時(shí)SRT用于高性能的數(shù)據(jù)通信。等時(shí)通信IRT用于抖動(dòng)時(shí)間小于1us的等時(shí)模式。RTC1適合于周期性數(shù)據(jù)傳輸，可滿足大部分工廠自動(dòng)化的應(yīng)用要求。RTC2/RTC3需要特殊的硬件支持，分別用于實(shí)現(xiàn)高性能的控制任務(wù)和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。第三十一頁(yè)，共61頁(yè)。四、等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信(IRT)

高精度的運(yùn)動(dòng)控制要求循環(huán)刷新時(shí)間小于1ms,循環(huán)周期的抖動(dòng)時(shí)間不大于1us。因此，PROFINET在通信協(xié)議中定義了基于時(shí)間間隔的傳輸方法IRT。IRT通訊方式可以使參與控制的網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘準(zhǔn)確同步，以便使各節(jié)點(diǎn)上的控制功能可以按一定的時(shí)序協(xié)調(diào)動(dòng)作。第三十二頁(yè)，共61頁(yè)。第四節(jié)

PROFINET的種類

PROFINETIO

PROFINETCBA第三十三頁(yè)，共61頁(yè)。一、PROFINETIO1、簡(jiǎn)介用于分布式I/O自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其工作性質(zhì)類似于PROFIBUS—DP。傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等裝置連接到I/O設(shè)備上，通過(guò)I/O設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)中還有對(duì)I/O設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的I/O控制器和I/O監(jiān)視器。

PROFINETIO支持實(shí)時(shí)通信(RT)和等時(shí)同步通信(IRT)工作模式。數(shù)據(jù)傳輸速率高于PROFIBUS—DP。第三十四頁(yè)，共61頁(yè)。2、系統(tǒng)基本組成第三十五頁(yè)，共61頁(yè)。IO控制器：讀寫(xiě)I/O設(shè)備的過(guò)程數(shù)據(jù)，接收I/O設(shè)備的報(bào)警診斷信息，執(zhí)行自動(dòng)化控制程序。IO監(jiān)視器：讀寫(xiě)I/O控制器的數(shù)據(jù)，上位機(jī)可編寫(xiě)、上傳、下載、調(diào)試控制器的程序，上位機(jī)、HMI可對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控。IO設(shè)備：連接現(xiàn)場(chǎng)分散的檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳遞現(xiàn)場(chǎng)采集的各類數(shù)據(jù)，傳遞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令。

I/O控制器、I/O監(jiān)視器、I/O設(shè)備都是PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)！第三十六頁(yè)，共61頁(yè)。3、組態(tài)要求網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須分配設(shè)備名稱。設(shè)備名稱必須符合要求。例如：CPU314C分配名稱為PLC01，人機(jī)界面分配名稱為HMI02。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須分配IP地址，各IP地址要在同一網(wǎng)段內(nèi)。例如：HMI的IP地址為，CPU314C的IP地址為。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)掩碼相同。例如：。如果節(jié)點(diǎn)之間采用通信報(bào)文方式傳輸數(shù)據(jù)，必須建立通訊伙伴關(guān)系。第三十七頁(yè)，共61頁(yè)。設(shè)備名稱要求(適用于STEP7V5.5版本)：名稱總長(zhǎng)度不得超過(guò)127個(gè)字符，名稱如果用句點(diǎn)分段，句點(diǎn)之間的字符串長(zhǎng)度不得超過(guò)63個(gè)。不得使用諸如元音變音、括號(hào)、下劃線、斜線、空格等符號(hào)?？梢允褂米帜?、數(shù)字、短劃線和句點(diǎn)。不得以“-”或“.”開(kāi)頭或結(jié)束，不得以數(shù)字開(kāi)始。名稱格式不得為(n=0...999)，不得以字符串"port-xyz-"(x，y，z=0...9)開(kāi)頭。第三十八頁(yè)，共61頁(yè)。二、PROFINETCBA(Commponent-BasedAutomation)1、簡(jiǎn)介

把典型的控制環(huán)節(jié)做成標(biāo)準(zhǔn)組件，這些標(biāo)準(zhǔn)組件可以完成不同的標(biāo)準(zhǔn)控制任務(wù)。一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù)，可以分解成若干個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)。從中選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)組件連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)組件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，就能完成一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù)。PROFINETCBA就是模塊化的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，它特別適用于大型控制系統(tǒng)。通信速率略低于PROFINETIO。第三十九頁(yè)，共61頁(yè)。2、系統(tǒng)基本組成每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件是由控制器、分布式I/O設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組合而成。第四十頁(yè)，共61頁(yè)。3、特點(diǎn)減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作量。模塊化的組件具有高度的獨(dú)立性和完整性，減少了系統(tǒng)的調(diào)試工作量。簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的維護(hù)工作量。第四十一頁(yè)，共61頁(yè)。4、使用要求標(biāo)準(zhǔn)組件通常由設(shè)備制造商提供，采用標(biāo)準(zhǔn)化的PCD(ProfinetComponentDescription)文件描述。PCD文件應(yīng)用XML生成并存儲(chǔ)。硬件組態(tài)時(shí)需要這個(gè)文件。為了完成某個(gè)特殊任務(wù)，需要設(shè)計(jì)者創(chuàng)建組件，并生成PCD文件。第四十二頁(yè)，共61頁(yè)。第五節(jié)

PROFINETIO的組態(tài)系統(tǒng)組成任務(wù)要求硬件電路組態(tài)過(guò)程程序編寫(xiě)仿真調(diào)試第四十三頁(yè)，共61頁(yè)。一、系統(tǒng)組成第四十四頁(yè)，共61頁(yè)。I/O控制器選用S7-300系列的CPU314C-2PN/DP，該型號(hào)是緊湊型PLC，自帶24個(gè)數(shù)字量輸入端口，16個(gè)數(shù)字量輸出端口，5個(gè)模擬量輸入端口，2個(gè)模擬量輸出端口，2個(gè)PROFINET接口，1個(gè)MPI/DP接口。訂貨號(hào)：6ES7314-6EH04-0AB0。PS307-5A是電源，訂貨號(hào)：6ES7307-1EA01-0AA0。選用的I/O設(shè)備ET200S是機(jī)架式模塊化結(jié)構(gòu)，由通訊模塊、電源模塊和數(shù)字量輸入/輸出模塊組成。第四十五頁(yè)，共61頁(yè)。通訊模塊IM151-3的訂貨號(hào)：6ES7151-3BA23-0AB0。電源模塊PM-E的訂貨號(hào)：6ES7138-4CA50-0AB0。兩個(gè)電源分別給數(shù)字量輸入和輸出模塊供電。數(shù)字量輸入模塊ET200S-2DI，有兩個(gè)24V直流輸入端口。訂貨號(hào)：6ES7131-4BB01-0AB0。數(shù)字量輸出模塊ET200S-2DO，有兩個(gè)24V/0.5A直流輸出端口。訂貨號(hào)：6ES7132-4BB01-0AB0。第四十六頁(yè)，共61頁(yè)。二、任務(wù)要求CPU314C-2PN/DP外接按鈕SB11和SB12，當(dāng)按下SB11時(shí)，ET200S的輸出端口外接指示燈HL21以1HZ頻率閃爍。當(dāng)按下SB12時(shí)，HL21滅。ET200S的輸入端口外接按鈕SB21和SB22，當(dāng)按下SB21時(shí)，CPU314C-2PN/DP的輸出端口外接指示燈HL11以2HZ頻率閃爍。當(dāng)按下SB22時(shí)，HL11滅。第四十七頁(yè)，共61頁(yè)。三、硬件電路第四十八頁(yè)，共61頁(yè)。四、組態(tài)過(guò)程第一步組態(tài)I/O控制器。第二步組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò)。第三步組態(tài)I/O設(shè)備。第四十九頁(yè)，共61頁(yè)。組態(tài)I/O控制器雙擊第五十頁(yè)，共61頁(yè)。組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò)雙擊更名單擊分配IP地址單擊更改網(wǎng)絡(luò)名稱單擊第五十一頁(yè)，共61頁(yè)。組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò)第五十二頁(yè)，共61頁(yè)。組態(tài)I/O設(shè)備選中并拖拽到線上選中選中后雙擊第五十三頁(yè)，共61頁(yè)。組態(tài)I/O設(shè)備雙擊更改設(shè)備名稱單擊后更改IP地址單擊第五十四頁(yè)，共61頁(yè)。五、程序編寫(xiě)端口分配輸入裝置輸入端口輸出裝置輸出端口SB11I1.0HL11