2009-03-26
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
优势
PROFINET具有多制造商产品之间的通讯能力，自动化和工程模式，并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。PROFINET系统集成了基于Profibus的系统，提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统，从而极大保护了设备制造商、成套装置或机器制造商和终端用户的投资。
结构图
PROFINET支持的通讯方式
根据响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通讯方式：
1. TCP/IP标准通讯
PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。TCP/IP 是IT 领域关于通信协议方面事实上的标准，尽管其响应时间大概在100 ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间就足够了。
2. 实时（RT）通讯
对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，因此，PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer 2）的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，PROFINET实时通讯（RT）的典型响应时间是5－10ms。
3. 等时同步实时（IRT）通讯
在现场级通讯中，对通讯实时性要求最高的是运动控制（Motion Control），PROFINET的等时同步实时（Isochronous Real-Time, IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
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评论6
楼主 2009/3/25 9:29:12
楼主 2009/3/25 13:07:04
1. PROFINET实时通信
根据响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通讯方式：
TCP/IP标准通讯
PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。TCP/IP 是IT 领域关于通信协议方面事实上的标准，尽管其响应时间大概在100 ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间就足够了。
实时（RT）通讯
对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，因此，PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer 2）的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，PROFINET实时通讯（RT）的典型响应时间是5－10ms
同步实时（IRT）通讯
在现场级通讯中，对通讯实时性要求最高的是运动控制（Motion Control），PROFINET的同步实时（Isochronous Real-Time, IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。
2. PROFINET分布式现场设备：
通过集成PROFINET接口，分布式现场设备可以直接连接到PROFINET上。
对于现有的现场总线通讯系统，可以通过代理服务器实现与PROFINET的透明连接。例如，通过IE/PB Link（PROFINET和PROFIBUS之间的代理服务器）可以强一个PROFIBUS网络透明的集成到PROFINET当中，PROFIBUS各种丰富的设备诊断功能同样也适用于PROFINET。对于其他类型的现场总线，可以通过同样的方式，使用一个代理服务器将现场总线网络接入到PROFINET当中。
3. PROFINET运动控制
通过PROFINET的同步实时（IRT）功能，可以轻松实现对伺服运动控制系统的控制。
在PROFINET同步实时通讯中，每个通讯周期被分成两个不同的部分，一个是循环的、确定的部分，称之为实时通道；另外一个是标准通道，标准的TCP/IP数据通过这个通道传输。
在实时通道中，为实时数据预留了固定循环间隔的时间窗，而实时数据总是按固定的次序插入，因此，实时数据就在固定的间隔被传送，循环周期中剩余的时间用来传递标准的TCP/IP数据。两种不同类型的数据就可以同时在PROFINET上传递，而且不会互相干扰。通过独立的实时数据通道，保证对伺服运动系统的可靠控制。
4. PROFINET与分布式自动化
随着现场设备智能程度的不断提高，自动化控制系统的分散程度也越来越高。工业控制系统正由分散式自动化向分布式自动化演进，因此，基于组件的自动化（Component Based Automation，CBA）成为新兴的趋势。工厂中的相关的机械部件、电气/电子部件和应用软件等具有独立工作能力的工艺模块抽象成为一个封装好的组件，各组件间使用PROFINET连接。通过SIMATIC iMap软件，即可用图形化组态的方式实现各组件间的通讯配置，不需要另外编程，大大简化了系统的配置及调试过程
通过模块化这一成功理念，可以显著降低机器和工厂建设中的组态与上线调试时间。在使用分布式智能系统或可编程现场设备、驱动系统和I/O时，还可以扩展使用模块化理念，从机械应用扩展到自动化解决方案。另外，也可以将一条生产线的单个机器作为生产线或过程中的一个"标准模块"进行定义。作为设备与工厂设计者，工艺模块化能够更容易、更好地对您的设备与系统进行标准化和再利用。使您能够对不同的客户要求更快、更具灵活性地作出反应。您可以对各台设备和厂区提前进行预先测试--极大地缩短系统上线调试阶段。作为系统操作者，从现场设备到管理层，你都可以从IT标准的通用通讯中获得好处。对现有系统进行扩展也很容易。
5. PROFINET网络安装
PROFINET支持除星形、总线形和环形拓扑结构。为了减少布线费用，并保证高度的可用性和灵活性，PROFINET提供了大量的工具帮助用户方便的实现PROFINET的安装。特别设计的工业电缆和耐用连接器满足EMC和温度要求，并且在PROFINET框架内形成标准化，保证了不同制造商设备之间的兼容性。
6. PROFINET IT标准与网络安全
PROFINET的一个重要特征就是可以同时传递实时数据和标准的TCP/IP数据。在其传递TCP/IP数据的公共通道中，各种业已验证的IT技术都可以使用（如http、HTML、SNMP、DHCP和XML等）。在使用PROFINET的时候，我们可以使用这些IT标准服务加强对整个网络的管理和维护，这意味着调试和维护中的成本的节省。
PROFINET实现了从现场级到管理层的纵向通讯集成，一方面，方便管理层获取现场级的数据，另一方面，原本在管理层存在的数据安全性问题也延伸到了现场级。为了保证现场级控制数据的安全，PROFINET提供了特有的安全机制，通过使用专用的安全模块，可以保护自动化控制系统，使自动化通讯网络的安全风险最小化。
7. PROFINET故障安全
在过程自动化领域中，故障安全是相当重要的一个概念。所谓故障安全，即指当系统发生故障或出现致命错误时，系统能够恢复到安全状态（即"零"态），在这里，安全有两个方面的含义，一方面是指操作人员的安全，另一方面指整个系统的安全，因为在过程自动化领域中，系统出现故障或致命错误时很可能会导致整个系统的爆炸或毁坏。故障安全机制就是用来保证系统在故障后可以自动恢复到安全状态，不会对操作人员和过程控制系统造成损害。
PROFINET集成了PROFISafe行规，实现了IEC61508中规定的SIL3等级的故障安全，很好的保证的整个系统的安全。
8. PROFINET与过程自动化
PROFINET不仅可以用于工厂自动化场合，也同时面对过程自动化的应用。工业界针对工业以太网总线供电，及以太网应用在本质安全区域的问题的讨论正在形成标准或解决方案。PROFIBUS国际组织计划在2006年的时候会提出PROFINET进入过程自动化现场级应用方案。
通过代理服务器技术，PROFINET可以无缝的集成现场总线PROFIBUS和其它总线标准。今天，PROFIBUS是世界范围内唯一可覆盖从工厂自动化场合到过程自动化应用的现场总线标准。集成PROFIBUS现场总线解决方案的PROFINET是过程自动化领域应用的完美体验。
作为国际标准IEC61158的重要组成部分，PROFINET是完全开放的协议，PROFIBUS国际组织的成员公司在2004年的汉诺威展览会上推出了大量的带有PROFINET接口的设备，为PROFINET技术的推广和普及起到了积极的作用。随着时间的流逝，作为面向未来的新一代工业通讯网络标准，PROFINET必将为您和您的自动化控制系统带来更大的收益和便利。
楼主 2009/3/25 15:01:12
一、前言
PROFINET是PROFIBUS国际组织（PI）为自动化制定的开放的工业以太网标准。PROFINET基于工业以太网，符合TCP/IP和IT标准。PROFINET包括下列概念和内容：PROFIBUS 国际（PI ,PNO 在德国）开发的工业以太网标准基于工业以太网利用 TCP/IP 和 IT 标准可实现与现场总线系统的无缝集成多层次的实时概念。
二、分散式现场设备（PROFINET IO）
简单的现场设备使用PROFINET IO集成到PROFINET，并用PROFIBUS DP中熟悉的IO来描述。这种集成的本质特征是使用分散式现场设备的输入和输出数据，然后由PLC用户程序进行处理。PROFINET IO模型与PROFIBUS DP中的模型类似，设备属性用基于XML的描述文件（GSD）来描述。在组态过程中将分散式现场设备分配给一个控制器。这样过程数据就能在控制器和现场设备间交换。
三、分布式自动化
典型的分布式自动化系统由几个子单元组成，这些子单元作为工艺技术模块可以自治地运行，通过可管理的一系列同步化、顺序控制和信息交换信号协调它们的相互作用。
PROFINET组件模型使用这样的工艺技术模块作为基础。这些工艺技术模块由下面几部分组成：机械部分、电子部分和控制程序。通过使用在IT领域已获成功的组件技术，工艺技术模块的全部功能封装在一个相关的软件组件中。对这样的一个组件建模为一个对象，并视其为一个黑匣子。定义外在的组件接口是为了与分布式系统内部的组件通信。以这种方式设计的分布式自动化系统是成套装备和机器模块化的前提，从而可重复使用该成套装备和机器的组件。
四、通信
PROFINET通信有不同的层次。对时间要求并不苛刻的参数、组态数据和互联信息通过基于TCP/UDP和IP标准通道在PROFINET中传输。这是满足自动化网络与其他网络连接的先决条件。被称为RealTime（RT）的实时通道在工厂生产中传输实时过程数据。该通道在基于控制器的软件中运行。对于运动控制（如包装机械，印刷机械），使用等时同步实时技术（IRT），可使时钟抖动小于1μs。
五、网络安装
PROFINET网络安装起源于以太网在工业环境中的特殊需要。“PROFINET安装向导”给工厂结构工程师和操作者提供安装以太网和相关电缆的简单规则。“安装向导”将设备接口的明确规范提供给设备制造商。
六、IT集成
网络管理包括以太网中PROFINET设备的功能管理。这包括设备组态，网络管理和网络诊断。在网页集成中，PROFINET充分利用以太网基本技术，通过标准的Internet技术获得PROFINET组件的使用权。为了保持与其他系统的连接，PROFINET支持OPC DA和DX。
七、现场总线集成
PROFINET的一个重要特点是可以把其他现场总线如PROFIBUS DP无缝集成到PROFINET上，从而极大保护了设备制造商、成套装置或机器制造商和终端用户的投资。
楼主 2009/3/25 15:03:46
德国西门子公司1998年发布工业Ethernet白皮书，并于2001年发布其工业Ethernet的规范，称为PROFINET 。 PROFINET是一种新的以太网通讯系统，是由西门子公司和pProfibus用户协会开发。PROFINET具有多制造商产品之间的通讯能力，自动化和工程模式，并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。pPROFINETp系统集成了基于pProfibusp的系统，提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统。
楼主 2009/3/26 17:49:48
作为完整、先进的工业通信解决方案，PROFInet包括8个主要功能模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和网络安全、故障安全和过程自动化。机构图如下：
