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         PROFINET 简介 什么是 PROFINET IO？在全集成自动化 (TIA) 框架内，PROFINET IO 是对以下几个方面在逻辑上的发展： •PROFIBUS DP，已有的现场总线和 • 工业以太网 PROFINET IO 基于PROFIBUS DP 20 年的成功经验，并综合了常用的用户操作和以太网技术中 的新理念。这确保将PROFIBUS DP 集成到 PROFINET 领域中。 PROFINET IO 作为PROFIBUS/PROFINET 国际组织基于以太网的自动化技术标准，定义了一种跨 供应商的通信、自动化系统和工程组态模型。PROFINET 的目标 PROFINET 的目标： • 基于工业以太网（开放式以太网标准）的工业联网 •工业以太网和标准以太网组件的兼容性 • 使用工业以太网设备带来的高稳定性。工业以太网设备适用于工业环境（温度、抗扰度 等）。 •使用诸如 TCP/IP、http 的 IT 标准。 • 实时功能 • 无缝集成其它现场总线系统 在 SIMATIC 中实现PROFINET 按如下方式在 SIMATIC 中实现 PROFINET： • 我们已通过 PROFINET IO 实现了SIMATIC 中现场设备之间的通信。 • 安装技术和网络组件都作为 SIMATIC NET 产品提供。 •远程维护和网络诊断中使用了以太网标准协议和过程（例如：SNMP = 简单网络管理协议， 用于网络参数分配和诊断）。PROFINET术语 定义：PROFINET 环境中的设备 在 PROFINET 环境中，“设备”是以下内容的统称： • 自动化系统（例如PLC、PC） • 分布式 I/O 系统 • 现场设备（例如，液压设备、气动设备） • 有源网络组件（例如交换机、路由器） •PROFIBUS 的网关、AS-Interface 或其它现场总线系统 PROFINET IO 设备 下图显示了 PROFINET中Zui重要设备的常用名称。可以在该图下的表格中找到 PROFINET IO 环 境中各个组件的名称。经由 PROFINETIO 的 IO 通信 表格 3-1  经由 PROFINET IO 的 IO 通信 以下设备之间的通信 说明 IO控制器和 IO 设备之间 IO 控制器循环地将数据发送至其 PROFINET IO 系统的 IO 设备并从这些设备接收数据。 IO 控制器和智能设备之间 在 IO 控制器和智能设备的 CPU 中的用户程序之间循环传输固定数量的数据。 IO控制器不会访问智能设备的 I/O 模块，但会访问已组态的地址范围，即传输范 围，这可能在智能设备的 CPU的过程映像内或外。如果将过程映像的某些部分用 作传输范围，就不能将这些范围用于实际 I/O 模块。通过过程映像或通过直接访问，使用加载操作和传输操作可进行数据传输。 IO 控制器和 IO 控制器之间（PN/PN 耦合 器） 在 IO控制器的 CPU 中的用户程序之间循环传输固定数量的数据。需要将一个 PN/PN 耦合器作为附加硬件使用。 IO控制器共同访问已组态的地址范围，即传输范围，这可能在 CPU 的过程映像内或外。如果将过程映像的某些部分用作传输范围，就不能将这些范围用于实际 I/O 模块。通过过程映像或通过直接访问，使用加载操作和传输操作可进行数据传输。 可在两个 PROFINET IO 系统之间通过PN/PN 耦合器进行 I/O 通信。 S7-1500‑CPU 和 S7‑1500‑CPU（直接数据 交换）在直接数据交换的情况下，S7‑1500 CPU 将 I/O 区域中的循环用户数据提供给一个 或多个伙伴。 直接数据交换基于IRT 和等时同步模式下的 PROFINET。 通过传送区进行数据交换。

           基本的通信术语 PROFINET 通信PROFINET 通信是通过工业以太网进行的。支持以下传输类型： • 工程组态数据和诊断数据及中断的非循环传输 • 用户数据的循环传输PROFINET‑IO 通信以实时方式进行。 有关实时通信的更多信息，请参见“实时通信 (页 165)”章节。透明数据访问PROFINET 通信支持访问来自工厂不同级别的过程数据。现在，通过使用工业以太网，标准通 信机制和信息技术（例如OPC/XML）可在自动化工程组态中与标准协议（例如 UDP/TCP/IP 和HTTP）一起使用。这允许公司管理级别直接透明地访问自动化系统中控制级和生产级数据。更新时间 更新时间即是时间间隔。IO 控制器与IO 设备/智能设备之间在该时间间隔内，通过 IO 系统循 环交换数据。可以为每个 IO 设备单独组态更新时间，并定义将输出数据从IO 控制器发送到 IO 设备（输出模块/子模块）的时间间隔，以及将输入数据从 IO 设备发送到 IO 控制器的时间间隔（输入模块/子模块）。 STEP 7 为 PROFINET IO 系统的每个 IO设备自动在默认设置中计算更新时间，并且考虑了数据 交换量和设置发送时钟。 有关更新时间的更多信息，请参见“实时通信 (页165)”部分。 24 使用 STEP 7 组态 PROFINET 功能手册, 11/2022, A5E03444491-AM 说明3.1 PROFINET 简介 看门狗时间 看门狗时间是 IO 控制器或 IO 设备允许的且不含接收 IO数据的时间。如果在看门狗时间内 IO 控制器没有为 IO 设备提供数据，IO 设备将检测缺失的帧并输出替换值。这种情况将作为站故障报告给 IO 控制器。 在 STEP 7 中，看门狗时间是更新时间的整数倍，可由用户进行设置。 发送时钟两个连续通信周期之间的时间段。发送时钟是数据交换期间允许的Zui短时间间隔，也是可 为更新时间设置的Zui小值。更新时间和发送时钟之间的关系 计算出的更新时间是发送时钟的整数倍（1、2、4、8...，512）。可能出现的Zui小更新时间取决于可设置的 IO 控制器的Zui小发送时钟以及 IO 控制器和 IO 设备的效率。根据发送时钟的大小，可以只提供一部分整数倍时钟（STEP 7 通过预选择来保证这一点）。 下表以CPU 1516‑3 PN/DP 为例说明了可设置的更新时间与发送时钟之间的依存关系。更新时 间应满足PROFINET 标准 IEC 61158 的要求。PROFINET 接口 概述 SIMATIC 产品系列的PROFINET 设备具有一个或多个 PROFINET 接口（以太网控制器/接口）。 PROFINET接口具有一个或多个端口（物理连接选件）。 如果 PROFINET 接口具有多个端口，则设备具有集成交换机。对于一个接口上带有两个端口的 PROFINET 设备，可将系统组态为线形或环形拓扑结构。而一 个接口中带有三个或更多端口的PROFINET 设备则适合设置为树形拓扑结构。 在下文中介绍了 STEP 7 中 PROFINET接口的命名属性和规则以及其表示方式PROFINET 接口的功能差异 PROFINET 接口可以提供不同的功能。PROFINET接口功能包括识别、组态、诊断和通信服务 （例如，开放式通信）。还提供了具有 PROFINET IO 功能和网络安全功能的PROFINET 接 口。 下表列出了 CPU 1516-3 PN/DP（固件版本 V2.0及更高版本）应用示例的不同之处。其中，两 个 PROFINET 接口的功能不同。有关 PROFINET 接口功能的其它信息 可以在特定PROFINET 设备的文档中找到有关 PROFINET 设备接口的数量和功能的信息。 PROFINET通信服务信息，请参见《通信功能手册 》。 有关保护网络避免遭受危险攻击的组件，请参见“网络安全性 (页 36)”部分。 有关PROFINET IO 的功能信息，请参见“功能 (页 100)”部分。 SIMATIC 中 PROFINET设备型号的实现 插槽和模块 PROFINET 设备可具有模块化和紧凑的结构。 模块化 PROFINET 设备由可插入模块的插槽组 成。模块具有用于读取和输出过程信号的通道。 紧凑型设备具有相同设计且可包含模块，但 不能进行实际扩展，即不能插入模块。下图对此进行了说明。本章内容 本章节介绍了有关构建通信网络的背景信息。 •Zui重要的无源网络组件的概述一些可以转发信号但无法不会主动影响信号的网络组件。例 如，电缆、连接器等。 •Zui重要的有源网络组件的概述一些可以主动影响信号的网络组件。例如，交换机、路由器 等。 • Zui常见的网络结构（拓扑）的概述工业网络的物理连接 工业系统中 PROFINET 设备的联网通常可通过 2 种不同的物理方式实现： • 连接的线路 –通过铜质电缆使用电子脉冲 – 通过光纤电缆使用光纤脉冲 • 使用电磁波通过无线网络进行无线连接SIMATIC 中的 PROFINET设备基于快速以太网和工业以太网，其布线技术十分适用于工业 用途。 • 快速以太网 可使用快速以太网以 100 Mbps的速度传输数据。该传输技术采用了 100 Base-T 标准。 • 工业以太网 工业环境中以太网的结构。它与标准以太网的Zui大区别在于各个组件的机械载流能力和抗扰性。 3.2.2 有源网络组件 简介 下列有源网络组件可用于PROFINET： • 交换机 • 路由器 交换式以太网 PROFINET IO 基于交换式以太网，支持全双工操作且带宽为100 Mbps。在多个设备间 进行数据并行传输时，网络的应用效率显著提高。PROFINET IO帧的处理优先级更高。 交换机 交换机是用于连接局域网 (LAN) 中多个终端设备或网段的网路组件。 如果设备需要与 PROFINET上的其它设备进行数据通信时，则需先连接交换机端口。之后，还需将其它通信设备（包括交换机）连接到该交换机的其它端口。通信设备与交换机之间采用点 到点连接方式。交换机负责接收和分发帧。交换机“记住”所连接的 PROFINET 设备或其它交换机的以太网地 址，并且只转发那些用于连接的PROFINET 设备或交换机的帧。 交换机类型 交换机具有两种型号： • 集成到 PROFINET 设备的交换机对于带有多个端口（两个以上）的 PROFINET 设备，可使用集成交换机（例如，CPU 1516‑3 PN/DP）来连接设备。 • 独立交换机（例如，SCALANCE 系列交换机）交换机选型指南 要使用 PROFINET RT 性能等级的通信RT，需使用符合“PROFINET 一致性等级 A”或更高等级的交换机。所有 SCALANCE 系列交换机都满足这些要求。 如果要使用其它 PROFINET功能（例如，拓扑识别、诊断、不通过可移动介质/编程设备进行设 备交换），必须使用符合“PROFINET 一致性等级B”或更高等级的交换机。