西门子PROFINET概述(1)

…概述ProfinetA&DCS2FA2Service&Support2PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT自动化发展趋势
集中控制-分布式控制
在所有的自动化层上使用以太网
在自动化系统中开放式的IT标准得到更多的应用
IT和自动化系统一起发展需求需求需求需求&发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势3Service&Support3PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT形成统一网络的结构
减少接口
设备的安装范围更广阔
至上而下从企业控制层直到现场层的连续在自动化系统中使用IT-技术的优势
远程访问
Web服务
软件更新相对当前系统的高级之处
更高的性能
没有数量的限制
操作简单为什么在工业环境中使用以太网?需求需求需求需求&发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势4Service&Support4PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTIndustrialAutomation工业自动化对于以太网的特殊要求IndustrialapprovedInstallationPlantwideEngineeringHighAvailabilityQuickReactionTimesEfficientNetworkandDeviceDiagnosticsConfigurableAccessProtectionSafetyapprovedApplicationsIntegrationofexistingPlants需求需求需求需求&发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势5Service&Support5PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTPROFINET–基于工业以太网标准全面地解决方案全面地解决方案全面地解决方案全面地解决方案!PROFINETIT-Standards&SecurityProcessDistributedIntelligenceDistributedFieldDevicesMotionControlReal-timeCommunicationNetworkInstallationSafetyAnswer:PROFINET6Service&Support6PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTPROFINET是由PROFIBUS&PROFINETInternational(PI)推推推推出的出的出的出的开放式工业以太网标准PROFINET是基于工业以太网PROFINET遵循TCP/IP和IT标准PROFINET是实时以太网PROFINET可以无缝集成现场总线系统PROFINET–解决方案!PROFINET7Service&Support7PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT动机Ethernet采用随机争用型介质访问方法(CSMA/CD)存在的问题：如果网络负载过高，无法预测网络延迟时间TransmitterSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchReceiverABCDEFFurtherstations只要有通信需求，各以太网节点(A-F)均可向网络发送数据报文可能在主干网中被缓冲8Service&Support8PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT现场通信中的QoS要求QoS级别级别级别级别1234应用类型应用类型应用类型应用类型控制器之间控制器之间控制器之间控制器之间分布式分布式分布式分布式IO设备设备设备设备运动控制运动控制运动控制运动控制组态编程组态编程组态编程组态编程/参数参数参数参数反应时间反应时间反应时间反应时间100ms10ms1ms尽力尽力尽力尽力抖动抖动抖动抖动//1us9Service&Support9PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT交换技术以太网帧的优先级划分在IEEE802.1q标准中定义四个额外的数据字节用于控制不同优先级数据帧的传输数据帧1正在发送中，无法中断正在进行的传输任务数据帧2的优先级低于数据帧3，因而被暂时搁置Port1Queueforport1Port2Port313213212310Service&Support10PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT改善的通信堆栈性能数据准备和处理所需的时间与通信无关优化通信堆栈循环时间线路传输时间可忽略(100Mb/s)提供提供提供提供数据数据数据数据通信堆栈通信堆栈通信堆栈通信堆栈提供者提供者提供者提供者处理处理处理处理数据数据数据数据通信堆栈通信堆栈通信堆栈通信堆栈消费者消费者消费者消费者传输传输传输传输ΔΔΔΔT1ΔΔΔΔT2ΔΔΔΔT311Service&Support11PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT如何获得以太网QoS使用专用交换技术和全双工FCX通道遵循IEEE802.1D/Q的优先级别，采用服务类别CoS机制–时间要求严格的应用场合–“尽力“应用场合优化设备处理时间12Service&Support12PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT分类根据响应时间不同有三种通信方式根据响应时间不同有三种通信方式根据响应时间不同有三种通信方式根据响应时间不同有三种通信方式TCP/IP标准实时(RT)通信等时同步实时(IRT)通信两种应用方式两种应用方式两种应用方式两种应用方式集成分布式I/O的PROFINETIO用于创建模块化的PROFINETCBA13Service&Support13PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTRT通信堆栈标准通道TCP/IPandUDP/IP组态和参数化诊断数据装载网络连接建立用户数据通信通道实时通道RT高性能、循环用户数据传输事件触发的消息/报警实时通道IRT同步用户数据传输抖动1μsec实时实时实时实时RTIRT实时实时实时实时1EthernetTCP/UDPPROFINET应用程序应用程序应用程序应用程序IT应用应用应用应用e.g..
HTTP
SNMP
DHCP...标准数据标准数据标准数据标准数据实时数据实时数据实时数据实时数据IP3123ASICPNIOwithIRT214Service&Support14PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTPROFINET报文的结构依照IEEE802.3标准的报文格式PROFINETreal-time报文的Ethertype
0x0800:IP报文
0x8892:PROFINETreal-time报文通过Frame-ID确定接收数据的分配
循环传输(过程值)
事件触发传输(报警和事件)状态信息
设备和数据状态(如：运行，停止，错误)Pre-ambel7ByteSourceMAC6ByteDest.MAC6BytePriorityTagging*4ByteFrameID2ByteFCS4ByteProzessdataupto1440ByteSync1ByteEther-type2ByteEthernetFrameStatusInformation4BytePROFINETspecificEthernet-Standard*Accordingto802.1QPROFINET实时实时实时实时15Service&Support15PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTPROFINET实时通信综合通信技术和短的响应时间实时和IT通信在同一介质上进行高性能的实时通信，可应用于高性能场合TCP/IP通信不受限制ITservices1ms10ms100msInternetInternet工厂自动化运动控制TCP/IPIRTRT16Service&Support16PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTPROFINET实时通信PROFINET根据性能不同可划分为两种实时类型(Ethertype0x8892).实时(RT):使用标准网络器件工作特性与目前的现场总线类似(如PROFIBUS)典型应用场合：工厂自动化等时实时(IRT):时钟同步的通信借助Switch-ASIC芯片典型应用场合：运动控制中的驱动控制17Service&Support17PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTRT通信要求更新时间工厂自动化：5-10ms运动控制：1ms，抖动1µs(时间同步)处理器负责应用程序的处理，实时通信不应过分占据处理器资源处理器的主要任务是处理应用程序实时通信必须可应用于现有的以太网络结构中对现有通信不造成影响使用标准网络器件(如交换机)装置采用标准以太网控制器18Service&Support18PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTSTEP7中组态PROFINETIORTPNIOwithRT19Service&Support19PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRT更新时间组态中定义了时间Phase=Sendclock,在此时间内过程数据将被发送在同一个时间片内，实时数据和TCP/IP数据可以被一起发送所有设备数据更新数据的时间和就是updatetime12313TCP/IPTCP/IPTCP/IP123TCP/IP...Updatetimee.g.2msSendclocke.g.1ms1Phase2Phase3Phase1PNIOwithRT20Service&Support20PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTiMap组态PROFINETCBARTPNCBAwithRT21Service&Support21PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCBAwithRTPNIOwithIRTITservices1ms10ms100msInternetInternet工厂自动化运动控制TCP/IPIRTRT等时实时通信IRT运动控制要求总线周期小于1ms时钟同步及确定性抖动小于1µsTimescheduledtransmissionPNIOwithIRT22Service&Support22PROFINET系统系统系统系统实时概念实时概念实时概念实时概念PNIOwithRTPNCB