设置 PROFINET简介本章内容 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，因此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 100Mbps 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。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 100Mbps。因此，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。要使用 PROFINET IRT 性能等级的通信，需使用符合“PROFINET 一致性等级 C”的交换机。对于SCALANCE 系列交换机，请在产品目录中查找“IRT PROFINET IO 交换机”。 要选择合适的交换机，建议使用Internet 上的 SIMATIC NET Selection Tool。 SCALANCE 系列交换机如果要使用 PROFINET 的全部功能，请使用 SCALANCE 系列交换机。它们已经过优化，可用于PROFINET IO 中。 在 SCALANCE X设备系列中，包含有带有电气/光学端口或同时带有这两种端口的交换机。例 如，SCALANCE X202-2IRT带有两个电气端口和两个光学端口，并支持 IRT 通信。 从 SCALANCE X200 开始，可使用 STEP 7 对作为PROFINET IO 设备的 SCALANCE X 设备系列 的地址进行组态、诊断与地址切换。 路由器路由器将独立网段（例如，管理层和控制层）彼此连接。其数据量必须根据各网段的服务来协调。路由器还负责分隔两个网络并充当网络间的中介。从而减轻网络负荷。SCALANCE X300 及SCALANCE X 以上型号都提供了路由功能。路由器两端的通信设备仅在通过前台启用它们之间通过路由器进行通信时才能互相通信。 例如，如果您要直接从 SAP访问生产数据，应使用路由器将工厂中的工业以太网和办公区域 中的以太网连接。 说明如果设备需要在网络间进行通信，则必须设置路由器，使其允许进行这种通信。
布线技术 PROFINET 电缆 电气电缆和光纤电缆都可用于PROFINET。电缆类型取决于数据传输需求和环境条件。 预制双绞线的简单方法 安装 PROFINET系统时，可在现场将双绞线切割为所需的长度，使用剥线工具（用于工业以太 网）剥去双绞线的表皮，然后使用 cut-and-clamp技术安装工业以太网 FastConnect RJ-45 插 头。有关安装的更多信息，请参见“SIMATIC NET工业以太网网络手册” 中的安装指示信息。 说明 在每条以太网路径中，两个交换机之间Zui多支持 4 对插入式连接。预制光纤电缆的简单方法FastConnect FO 布线系统可用于简便、快速和无差错地预制光纤电缆。玻璃光纤电缆包括： • 用于 SC 和 BFOC 插头的FC FO 端接套件（劈线工具、Kevlar 剪刀、缓冲夹、废光纤容器） • FC BFOC 插头 • FC SC 双工插头 • FOFC 标准电缆 • FO FC 拖曳电缆 预制 POF 和 PCF 电缆的简单方法 以下专用工具提供了一种准备 POF / PCF电缆以及安装 SC RJ POF 插头的简单、安全的方式： • POF 电缆 预制示例：IE 端接套件SC RJ POF 插头 • PCF 电缆 预制示例：IE 端接套件 SC RJ PCF插头什么是工业无线 LAN？ 除了符合 IEEE 802.11 标准的数据通信外，SIMATIC NET 工业无线LAN 也提供大量的增强功 能，这些功能为工业客户带来大量优势。IWLAN 尤其适用于需要可靠无线通信的高要求工业 应用。这是由于它具有以下特征： • 在工业以太网连接中断时自动漫游（强制漫游） •通过采用单一无线网络可靠地处理过程关键数据（例如报警消息）和非关键通信（例如服 务和诊断），因而节约了成本。 •可以高效地连接到远程环境中难以访问的设备 • 可以预测数据流量（确定的）并确定响应时间 • 循环监视无线链路（链路检查）工业无线LAN 的目标和优势 无线数据传输已实现以下目标： • 通过无线接口将 PROFINET 设备无缝集成到现有总线系统中 •可以灵活使用 PROFINET 设备以完成各种与生产相关的任务 • 根据客户要求灵活组态系统组件以进行快速开发 •通过节省电缆来Zui大限度降低维护成本 应用示例 • 与移动用户（例如移动控制器和设备）、传送线、生产带、转换站以及旋转机之间的通信 •通信网段的无线耦合，用于在铺设线路非常昂贵的区段（例如公共街道、铁路沿线）进行 快速调试或节约成本的联网 •栈式卡车、自动引导车系统和悬挂式单轨铁路系统 下图说明了 SIMATIC 设备系列无线网络的多种可能的应用和组态。数据传输速率在不允许全双工的情况下，工业无线 LAN 的总数据传输速率为 11 Mbps 或 54 Mbps。 范围 使用SCALANCE W（接入点），可以在室内和室外建立无线网络。 可以安装多个接入点，以创建大型无线网络，在该大型网络中，可以将移动用户从一个接入点无缝地传送到另一个接入 点（漫游）。除无线网络外，也可以跨越远距离（数百米）建立工业以太网网段的点对点连接。 在这种情 况下，射频场的范围和特性取决于所使用的天线。 说明范围 范围可能由于空间因素、使用的无线标准、数据速率以及发送和接收方的天线而极其狭小。 装配的提示信息 无线网络，SCALANCE设备系列 通过 PROFINET，还可以使用工业无线局域网（IWLAN）技术建立无线网络。 因此，建议使用SCALANCE W 设备系列。 STEP 7 中的更新时间 如果使用工业无线 LAN 建立PROFINET，则可能必须为无线设备增加更新时间。 IWLAN 接口 的性能低于有线数据网络的性能：多个通信站必须共享有限的传输带宽。 对于有线解决方 案，所有通信设备均可使用 100 Mbps。 可以在 STEP 7 中IO设备巡视窗口的“实时设置”部分中找到“更新时间”参数。在工业环境中，数据安全性和访问保护（安全性）的主题变得越来越重要。整个工业系统的联网、公司内部的垂直集成和各级联网不断增多，以及远程维护等新技术的采用，都大大提高了 对保护工业设备的更高要求。用于办公环境的数据安全性解决方案不能简单地照搬到工业应用场合中，以防止在敏感系统和 生产网络中进行操纵。 要求工业环境中特定的通信需求（例如实时通信）导致要满足更多的安全性要求： • 防止自动化单元之间的交互 • 保护网段 •防止故障和未经授权访问 • 网络安全性的可伸缩性 • 不得影响网络结构 安全性的定义 为防止以下情况而采取的所有措施的统称： •因对数据进行未经授权的访问而导致泄密 • 因数据操作而导致数据不完整 •因数据毁坏（例如，通过故障组态和拒绝服务攻击）而导致的不可用性 威胁外部操纵和内部操纵均会导致威胁。数据安全性的丧失并不总是因有意的行为而引起的。以下情况可导致内部威胁： • 技术错误 • 操作员错误• 程序缺陷 除了这些内部威胁之外，还存在外部威胁。外部威胁与办公环境中熟知的威胁没有任何实质区 别： • 软件病毒和蠕虫 •木马程序 • “中间人”攻击 • 密码窃取 • 拒绝服务 保护措施 以下是在工业环境中防止操纵和丢失数据安全性的Zui重要的预防措施： •对设备进行物理访问保护 • 通过防火墙过滤和控制数据流量 • 虚拟专用网络 (VPN) 用于在公共网络（例如Internet）上交换私有数据。 Zui常用的 VPN 技术是 IPsec。IPsec（Internet ProtocolSecurity，Internet 协议安全性）是 一个安全性协议集，用作调解级别的 IP 协议的基础，并允许通过潜在不安全 IP网络进行安 全通信。 • 在受保护的自动化单元中进行分段这一防护措施用于通过安全模块来保护较低级别的网络设备。一组受保护的设备构成一个 受保护的自动化单元。 • 设备的认证（标识）安全模块使用认证过程在安全（加密）通道上互相标识。因此，未经授权的实体无法访问 受保护的网段。 • 对数据通信进行加密通过对数据通信进行加密来确保数据的机密性。为每个安全模块提供一个包含加密密钥的 VPN 证书。 网络组件和软件 防止未经授权的访问可以使用以下解决方案将工业网络连接至 Intranet 和 Internet，以防止内部和外部威胁： • 通信处理器，例如SIMATIC CP 1543‑1 • SCALANCE X‑300 和 SCALANCE S- SIMATIC NET 产品系列的数据安全性组件 • PC 上使用的 SOFTNET 安全性客户端。