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1、PROFINET 总线技术基础,1 工业以太网 2 PROFINET基础 3 PROFINET的通信技术 4 PROFINET的种类 5 PROFINET IO的组态,第一节 工业以太网,概述 技术特点 传输介质和连接器,一、概述 工业以太网(Industrial Ethernet)是西门子公司提出的一种基于以太网的工业通讯模式，它遵循国际标准IEEE802.3。 工业以太网和局域网都是采用TCP/IP协议，因而可以直接和局域网的计算机互连，便于共享网络中的数据，可以用IE浏览器访问终端数据。,常见网络结构,常见网络结构,二、技术特点 兼容性好，适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作等
2、问题。 数据传输速率高、传输距离远，具有10100M/bits的自适应传输速率，传输距离最大可达150km。 可以通过Internet对企业生产进行远程监控。实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接，实现企业管控一体化。 抗干扰能力强，适应严酷的工业生产环境。 快速的网络故障定位与诊断。,三、传输介质和连接器 目前采用多芯双绞线作为短距离信息传输，无线作为中距离信息传输，光纤作为远距离信息传输。 多芯双绞线常用的有8芯、4芯两种，使用RJ45(俗称水晶头)连接器作接线端子。RJ45有8芯和4芯两种。,1、8芯双绞线和连接器,RJ45的安装方法,2、4芯双绞线和连接器,RJ45的安装方法,1-
3、橙白 2-橙 3-绿白 6-绿,3、检查,第二节 PROFINET基础,概述 网络结构 传输介质和连接器 PROFINET与PROFIBUS的比较,一、概述 PROFIBUS国际组织于1999年开始研发新一代总线系统PROFINET。因全球知名的自动化设备制造商的支持，2000年底，PROFINET正式成为了IEC61158标准的第10种现场总线。 PROFINET是一种基于工业以太网和IT标准的现场 总线通信系统，具有比PROFIBUS更多的优点，因而在自动化控制领域中得到越来越广泛地应用。,二、网络结构,要求使用带有交换功能的设备！,三、传输介质和连接器 1、传输介质 目前PROFINET
4、支持百兆以太网100BASE-TX，采用两对双绞屏蔽线(GP22系列)作为短距离信号传输。,IE FC电缆GP22型系列,GP22 A型,黄色/橙色用于发送信号，白色/蓝色用于接收信号。,2、连接器,RJ45连接器 M12连接器 混合连接器,RJ45连接器,IP20防护FC型(工业中常用),IP20防护普通型,IP67防护型,M12连接器(4芯),A型,B型,D型,混合连接器 可同时进行通信和24V供电。,电缆与连接器的连接方法,四、PROFINET与PROFIBUS的比较,第三节 PROFINET的通信技术,通信协议模型 通信等级 通信通道模型 等时同步实时通信,一、通信协议模型,二、通信等
5、级,IT服务，TCP/IP,SRT,IRT,TCP/IP用于对通讯速率要求不高的数据传输。如设备组态、设置参数和下载上传程序、低精度过程控制、低精度运动控制等。 软实时(SRT)技术用于对通讯速率要求较高的数据传输。如高精度过程控制、中精度的运动控制等。 等时同步实时(IRT)技术用于对通讯速率要求高的数据传输。如高精度的运动控制等。,三、通信通道模型,IT的应用协议用于设备的参数化、诊断数据读取。 实时SRT用于高性能的数据通信。 等时通信IRT用于抖动时间小于1us的等时模式。 RTC1适合于周期性数据传输，可满足大部分工厂自动化的应用要求。 RTC2/RTC3需要特殊的硬件支持，分别用于
6、实现高性能的控制任务和运动控制任务。,四、等时同步实时通信(IRT) 高精度的运动控制要求循环刷新时间小于1ms,循环周期的抖动时间不大于1us。因此，PROFINET在通信协议中定义了基于时间间隔的传输方法IRT。 IRT通讯方式可以使参与控制的网络中各个节点的时钟准确同步，以便使各节点上的控制功能可以按一定的时序协调动作。,第四节 PROFINET的种类,PROFINET IO PROFINET CBA,一、PROFINET IO 1、简介 用于分布式I/O自动化控制系统，其工作性质类似于PROFIBUSDP。传感器、执行机构等装置连接到I/O设备上，通过I/O设备连接到网络中。网络中还有
7、对I/O设备进行监控的I/O控制器和I/O监视器。 PROFINET IO支持实时通信(RT)和等时同步通信(IRT)工作模式。数据传输速率高于PROFIBUSDP。,2、系统基本组成,IO控制器：读写I/O设备的过程数据，接收I/O设备的报警诊断信息，执行自动化控制程序。 IO监视器：读写I/O控制器的数据，上位机可编写、上传、下载、调试控制器的程序，上位机、HMI可对系统实现可视化监控。 IO设备：连接现场分散的检测装置、执行机构。传递现场采集的各类数据，传递执行机构的控制指令。,I/O控制器、I/O监视器、I/O设备都是PROFINET网络中的节点！,3、组态要求 网络中的节点必须分配设
8、备名称。设备名称必须符合要求。例如：CPU314C分配名称为PLC01，人机界面分配名称为HMI02。 网络中的节点必须分配IP地址，各IP地址要在同一网段内。例如：HMI的IP地址为255.255.255.1.2，CPU314C的IP地址为255.255.255.1.3。 网络中节点的子网掩码相同。例如：255.255.255.0。 如果节点之间采用通信报文方式传输数据，必须建立通讯伙伴关系。,设备名称要求(适用于STEP7 V5.5版本)： 名称总长度不得超过127个字符，名称如果用句点分段，句点之间的字符串长度不得超过63个。 不得使用诸如元音变音、括号、下划线、斜线、空格等符号。 可以
9、使用字母、数字、短划线和句点。 不得以“-”或“.”开头或结束，不得以数字开始。 名称格式不得为n.n.n.n (n = 0.999)，不得以字符串“port-xyz-“(x，y，z = 0.9)开头。,二、PROFINET CBA(Commponent-Based Automation) 1、简介 把典型的控制环节做成标准组件，这些标准组件可以完成不同的标准控制任务。一个复杂的控制任务，可以分解成若干个不同的标准任务。 从中选择不同的标准组件连接成一个网络，对这些标准组件的工作进行协调，就能完成一个复杂的控制任务。PROFINET CBA就是模块化的现场总线网络，它特别适用于大型控制系统。
10、通信速率略低于PROFINET IO。,2、系统基本组成,每个标准组件是由控制器、分布式I/O设备、监视设备、检测装置、执行机构等组合而成。,3、特点 减少了系统的设计工作量。 模块化的组件具有高度的独立性和完整性，减少了系统的调试工作量。 简化了系统的维护工作量。,4、使用要求 标准组件通常由设备制造商提供，采用标准化的PCD(Profinet Component Description)文件描述。PCD文件应用XML生成并存储。硬件组态时需要这个文件。 为了完成某个特殊任务，需要设计者创建组件，并生成PCD文件。,第五节 PROFINET IO的组态,系统组成 任务要求 硬件电路 组态过程
11、 程序编写 仿真调试,一、系统组成,I/O控制器选用S7-300系列的CPU314C-2PN/DP，该型号是紧凑型PLC，自带24个数字量输入端口，16个数字量输出端口，5个模拟量输入端口，2个模拟量输出端口，2个PROFINET接口，1个MPI/DP接口。订货号：6ES7 314-6EH04-0AB0。 PS307-5A是电源，订货号：6ES7 307-1EA01-0AA0。 选用的I/O设备ET200S是机架式模块化结构，由通讯模块、电源模块和数字量输入/输出模块组成。,通讯模块IM151-3的订货号：6ES7 151-3BA23-0AB0。 电源模块PM-E的订货号：6ES7 138-4
12、CA50-0AB0。两个电源分别给数字量输入和输出模块供电。 数字量输入模块ET200S-2DI，有两个24V直流输入端口。订货号：6ES7 131-4BB01-0AB0。 数字量输出模块ET200S-2DO，有两个24V/0.5A直流输出端口。订货号：6ES7 132-4BB01-0AB0。,二、任务要求 CPU314C-2PN/DP外接按钮SB11和SB12，当按下SB11时，ET200S的输出端口外接指示灯HL21以1HZ频率闪烁。当按下SB12时，HL21灭。 ET200S的输入端口外接按钮SB21和SB22，当按下SB21时，CPU314C-2PN/DP的输出端口外接指示灯HL11以
13、2HZ频率闪烁。当按下SB22时，HL11灭。,三、硬件电路,四、组态过程 第一步组态I/O控制器。 第二步组态PROFINET IO网络。 第三步组态I/O设备。,组态I/O控制器,双击,组态PROFINET IO网络,双击,更名,单击,分配IP地址,单击,更改网络名称,单击,组态PROFINET IO网络,组态I/O设备,选中并拖拽到线上,选中,选中后双击,组态I/O设备,双击,更改设备名称,单击后更改IP地址,单击,五、程序编写 端口分配,六、仿真调试,复习题,PROFINET的网络结构有哪几种？ PROFINET专用的双绞屏蔽线中，哪些颜色的线用于发送信号？哪些颜色的线用于接收信号？ PROFINET专用的连接器有哪几种？ PROFINET采用什么类型的数据传输方式？有哪几种通信等级？有哪几个通信种类？ 简述PROFINET的等时同步实时通信。,复习题,组态PROFINET IO网络有哪些要求？ 简述组态PROFINET IO网络的步骤。,
