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)場設備、運動控制、分布式自動化、網(wǎng)絡安裝、IT標準和信息安全、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"標準模塊"進行定義。作為設備與工廠設計者，工藝模塊化能夠更容易、更好地對您的設備與系統(tǒng)進行標準化和再利用。使您能夠?qū)Σ煌目蛻粢蟾?、更具靈活性地作出反應。您可以對各臺設備和廠區(qū)提前進行預先測試--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)場設備到管理層，你都可以從IT標準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)響應時間的不同，PROFINET支持下列三種通訊方式：

TCP/IP標準通訊

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

實時（RT）通訊

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

對于基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)來說，使用標準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。

設備控制

PROFINET分布式現(xiàn)場設備

通過集成PROFINET接口，分布式現(xiàn)場設備可以直接連接到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之間的代理服務器）可以將一個PROFIBUS網(wǎng)絡透明的集成到PROFINET當中，PROFIBUS各種豐富的設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，使用一個代理服務器將現(xiàn)場總線網(wǎng)絡接入到PROFINET當中。

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；另外一個是標準通道，標準的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準的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)形成標準化，保證了不同制造商設備之間的兼容性。

安全

PROFINET IT標準與網(wǎng)絡安全

PROFINET的一個重要特征就是可以同時傳遞實時數(shù)據(jù)和標準的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標準服務加強對整個網(wǎng)絡的管理和維護，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)絡的安全風險最小化。

PROFINET故障安全

在過程自動化領域中，故障安全是相當重要的一個概念。所謂故障安全，即指當系統(tǒng)發(fā)生故障或出現(xiàn)致命錯誤時，系統(tǒng)能夠恢復到安全狀態(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域中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障或致命錯誤時很可能會導致整個系統(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用。工業(yè)界針對工業(yè)以太網(wǎng)總線供電，及以太網(wǎng)應用在本質(zhì)安全區(qū)域的問題的討論正在形成標準或解決方案。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)場級應用方案。

通過代理服務器技術(shù)，PROFINET可以無縫的集成現(xiàn)場總線PROFIBUS和其它總線標準。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用的現(xiàn)場總線標準。集成PROFIBUS現(xiàn)場總線解決方案的PROFINET是過程自動化領域應用的完美體驗。

作為國際標準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)絡標準，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。