Profinet百科簡介

PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現(xiàn)場設(shè)備、運動控制、分布式自動化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動化。

PROFINET與分布式自動化

隨著現(xiàn)場設(shè)備智能程度的不斷提高，自動化控制系統(tǒng)的分散程度也越來越高。工業(yè)控制系統(tǒng)正由分散式自動化向分布式自動化演進，因此，基于組件的自動化（Component Based Automation，CBA）成為新興的趨勢。工廠中的相關(guān)的機械部件、電氣/電子部件和應(yīng)用軟件等具有獨立工作能力的工藝模塊抽象成為一個封裝好的組件，各組件間使用PROFINET連接。通過SIMATIC iMap軟件，即可用圖形化組態(tài)的方式實現(xiàn)各組件間的通訊配置，不需要另外編程，大大簡化了系統(tǒng)的配置及調(diào)試過程

通過模塊化這一成功理念，可以顯著降低機器和工廠建設(shè)中的組態(tài)與上線調(diào)試時間。在使用分布式智能系統(tǒng)或可編程現(xiàn)場設(shè)備、驅(qū)動系統(tǒng)和I/O時，還可以擴展使用模塊化理念，從機械應(yīng)用擴展到自動化解決方案。另外，也可以將一條生產(chǎn)線的單個機器作為生產(chǎn)線或過程中的一個"標(biāo)準(zhǔn)模塊"進行定義。作為設(shè)備與工廠設(shè)計者，工藝模塊化能夠更容易、更好地對您的設(shè)備與系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)化和再利用。使您能夠?qū)Σ煌目蛻粢蟾?、更具靈活性地作出反應(yīng)。您可以對各臺設(shè)備和廠區(qū)提前進行預(yù)先測試--極大地縮短系統(tǒng)上線調(diào)試階段。作為系統(tǒng)操作者，從現(xiàn)場設(shè)備到管理層，你都可以從IT標(biāo)準(zhǔn)的通用通訊中獲得好處。對現(xiàn)有系統(tǒng)進行擴展也很容易。

實時通信

根據(jù)響應(yīng)時間的不同，PROFINET支持下列三種通訊方式：

TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通訊

PROFINET基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，使用TCP/IP和IT標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP 是IT 領(lǐng)域關(guān)于通信協(xié)議方面事實上的標(biāo)準(zhǔn)，盡管其響應(yīng)時間大概在100 ms的量級，不過，對于工廠控制級的應(yīng)用來說，這個響應(yīng)時間就足夠了。

實時（RT）通訊

對于傳感器和執(zhí)行器設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)對響應(yīng)時間的要求更為嚴(yán)格，大概需要5－10ms的響應(yīng)時間。目前，可以使用現(xiàn)場總線技術(shù)達到這個響應(yīng)時間，如PROFIBUS DP。

對于基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)來說，使用標(biāo)準(zhǔn)通信棧來處理過程數(shù)據(jù)包，需要很可觀的時間，因此，PROFINET提供了一個優(yōu)化的、基于以太網(wǎng)第二層（Layer 2）的實時通訊通道，通過該實時通道，極大地減少了數(shù)據(jù)在通訊棧中的處理時間，因此，PROFINET獲得了等同、甚至超過傳統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的實時性能。

同步實時（IRT）通訊

在現(xiàn)場級通訊中，對通訊實時性要求最高的是運動控制（Motion Control），PROFINET的同步實時（Isochronous Real-Time, IRT）技術(shù)可以滿足運動控制的高速通訊需求，在100個節(jié)點下，其響應(yīng)時間要小于1ms，抖動誤差要小于1μs，以此來保證及時的、確定的響應(yīng)。

設(shè)備控制

PROFINET分布式現(xiàn)場設(shè)備

通過集成PROFINET接口，分布式現(xiàn)場設(shè)備可以直接連接到PROFINET上。

對于現(xiàn)有的現(xiàn)場總線通訊系統(tǒng)，可以通過代理服務(wù)器實現(xiàn)與PROFINET的透明連接。例如，通過IE/PB Link（PROFINET和PROFIBUS之間的代理服務(wù)器）可以將一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)透明的集成到PROFINET當(dāng)中，PROFIBUS各種豐富的設(shè)備診斷功能同樣也適用于PROFINET。對于其他類型的現(xiàn)場總線，可以通過同樣的方式，使用一個代理服務(wù)器將現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)接入到PROFINET當(dāng)中。

PROFINET運動控制

通過PROFINET的同步實時（IRT）功能，可以輕松實現(xiàn)對伺服運動控制系統(tǒng)的控制。

在PROFINET同步實時通訊中，每個通訊周期被分成兩個不同的部分，一個是循環(huán)的、確定的部分，稱之為實時通道；另外一個是標(biāo)準(zhǔn)通道，標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP數(shù)據(jù)通過這個通道傳輸。

在實時通道中，為實時數(shù)據(jù)預(yù)留了固定循環(huán)間隔的時間窗，而實時數(shù)據(jù)總是按固定的次序插入，因此，實時數(shù)據(jù)就在固定的間隔被傳送，循環(huán)周期中剩余的時間用來傳遞標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP數(shù)據(jù)。兩種不同類型的數(shù)據(jù)就可以同時在PROFINET上傳遞，而且不會互相干擾。通過獨立的實時數(shù)據(jù)通道，保證對伺服運動系統(tǒng)的可靠控制。

PROFINET網(wǎng)絡(luò)安裝

PROFINET支持除星形、總線形和環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)。為了減少布線費用，并保證高度的可用性和靈活性，PROFINET提供了大量的工具幫助用戶方便的實現(xiàn)PROFINET的安裝。特別設(shè)計的工業(yè)電纜和耐用連接器滿足EMC和溫度要求，并且在PROFINET框架內(nèi)形成標(biāo)準(zhǔn)化，保證了不同制造商設(shè)備之間的兼容性。

安全

PROFINET IT標(biāo)準(zhǔn)與網(wǎng)絡(luò)安全

PROFINET的一個重要特征就是可以同時傳遞實時數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP數(shù)據(jù)。在其傳遞TCP/IP數(shù)據(jù)的公共通道中，各種業(yè)已驗證的IT技術(shù)都可以使用（如http、HTML、SNMP、DHCP和XML等）。在使用PROFINET的時候，我們可以使用這些IT標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)加強對整個網(wǎng)絡(luò)的管理和維護，這意味著調(diào)試和維護中的成本的節(jié)省。

PROFINET實現(xiàn)了從現(xiàn)場級到管理層的縱向通訊集成，一方面，方便管理層獲取現(xiàn)場級的數(shù)據(jù)，另一方面，原本在管理層存在的數(shù)據(jù)安全性問題也延伸到了現(xiàn)場級。為了保證現(xiàn)場級控制數(shù)據(jù)的安全，PROFINET提供了特有的安全機制，通過使用專用的安全模塊，可以保護自動化控制系統(tǒng)，使自動化通訊網(wǎng)絡(luò)的安全風(fēng)險最小化。

PROFINET故障安全

在過程自動化領(lǐng)域中，故障安全是相當(dāng)重要的一個概念。所謂故障安全，即指當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)致命錯誤時，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到安全狀態(tài)（即"零"態(tài)），在這里，安全有兩個方面的含義，一方面是指操作人員的安全，另一方面指整個系統(tǒng)的安全，因為在過程自動化領(lǐng)域中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障或致命錯誤時很可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的爆炸或毀壞。故障安全機制就是用來保證系統(tǒng)在故障后可以自動恢復(fù)到安全狀態(tài)，不會對操作人員和過程控制系統(tǒng)造成損害。

PROFINET集成了PROFISafe行規(guī)，實現(xiàn)了IEC61508中規(guī)定的SIL3等級的故障安全，很好的保證的整個系統(tǒng)的安全。

PROFINET與過程自動化

PROFINET不僅可以用于工廠自動化場合，也同時面對過程自動化的應(yīng)用。工業(yè)界針對工業(yè)以太網(wǎng)總線供電，及以太網(wǎng)應(yīng)用在本質(zhì)安全區(qū)域的問題的討論正在形成標(biāo)準(zhǔn)或解決方案。PROFIBUS國際組織計劃在2006年的時候會提出PROFINET進入過程自動化現(xiàn)場級應(yīng)用方案。

通過代理服務(wù)器技術(shù)，PROFINET可以無縫的集成現(xiàn)場總線PROFIBUS和其它總線標(biāo)準(zhǔn)。今天，PROFIBUS是世界范圍內(nèi)唯一可覆蓋從工廠自動化場合到過程自動化應(yīng)用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。集成PROFIBUS現(xiàn)場總線解決方案的PROFINET是過程自動化領(lǐng)域應(yīng)用的完美體驗。

作為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的重要組成部分，PROFINET是完全開放的協(xié)議，PROFIBUS國際組織的成員公司在2004年的漢諾威展覽會上推出了大量的帶有PROFINET接口的設(shè)備，為PROFINET技術(shù)的推廣和普及起到了積極的作用。隨著時間的流逝，作為面向未來的新一代工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET必將為您和您的自動化控制系統(tǒng)帶來更大的收益和便利。