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1、PROFINET總線技術基礎,1 工業(yè)以太網 2 PROFINET基礎 3 PROFINET的通信技術 4 PROFINET的種類 5 PROFINET IO的組態(tài),第一節(jié) 工業(yè)以太網,概述 技術特點 傳輸介質和連接器,一、概述 工業(yè)以太網(Industrial Ethernet)是西門子公司提出的一種基于以太網的工業(yè)通訊模式，它遵循國際標準IEEE802.3。 工業(yè)以太網和局域網都是采用TCP/IP協(xié)議，因而可以直接和局域網的計算機互連，便于共享網絡中的數據，可以用IE瀏覽器訪問終端數據。,常見網絡結構,常見網絡結構,二、技術特點 兼容性好，適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設備的兼容和互操作

2、等問題。 數據傳輸速率高、傳輸距離遠，具有10100M/bits的自適應傳輸速率，傳輸距離最大可達150km。 可以通過Internet對企業(yè)生產進行遠程監(jiān)控。實現辦公自動化網絡與工業(yè)控制網絡的無縫連接，實現企業(yè)管控一體化。 抗干擾能力強，適應嚴酷的工業(yè)生產環(huán)境。 快速的網絡故障定位與診斷。,三、傳輸介質和連接器 目前采用多芯雙絞線作為短距離信息傳輸，無線作為中距離信息傳輸，光纖作為遠距離信息傳輸。 多芯雙絞線常用的有8芯、4芯兩種，使用RJ45(俗稱水晶頭)連接器作接線端子。RJ45有8芯和4芯兩種。,1、8芯雙絞線和連接器,RJ45的安裝方法,2、4芯雙絞線和連接器,RJ45的安裝方法

3、,,1-橙白 2-橙 3-綠白 6-綠,3、檢查,第二節(jié) PROFINET基礎,概述 網絡結構 傳輸介質和連接器 PROFINET與PROFIBUS的比較,一、概述 PROFIBUS國際組織于1999年開始研發(fā)新一代總線系統(tǒng)PROFINET。因全球知名的自動化設備制造商的支持，2000年底，PROFINET正式成為了IEC61158標準的第10種現場總線。 PROFINET是一種基于工業(yè)以太網和IT標準的現場 總線通信系統(tǒng)，具有比PROFIBUS更多的優(yōu)點，因而在自動化控制領域中得到越來越廣泛地應用。,二、網絡結構,要求使用帶有交換功能的設備！,三、傳輸介質和連接器 1、傳輸介質 目前P

4、ROFINET支持百兆以太網100BASE-TX，采用兩對雙絞屏蔽線(GP22系列)作為短距離信號傳輸。,IE FC電纜GP22型系列,GP22 A型,黃色/橙色用于發(fā)送信號，白色/藍色用于接收信號。,2、連接器,,RJ45連接器 M12連接器 混合連接器,RJ45連接器,IP20防護FC型(工業(yè)中常用),IP20防護普通型,IP67防護型,,,,M12連接器(4芯),A型,B型,D型,混合連接器 可同時進行通信和24V供電。,電纜與連接器的連接方法,四、PROFINET與PROFIBUS的比較,第三節(jié) PROFINET的通信技術,通信協(xié)議模型 通信等級 通信通道模型 等時同步實時通信,一、

5、通信協(xié)議模型,二、通信等級,IT服務，TCP/IP,SRT,IRT,TCP/IP用于對通訊速率要求不高的數據傳輸。如設備組態(tài)、設置參數和下載上傳程序、低精度過程控制、低精度運動控制等。 軟實時(SRT)技術用于對通訊速率要求較高的數據傳輸。如高精度過程控制、中精度的運動控制等。 等時同步實時(IRT)技術用于對通訊速率要求高的數據傳輸。如高精度的運動控制等。,三、通信通道模型,IT的應用協(xié)議用于設備的參數化、診斷數據讀取。 實時SRT用于高性能的數據通信。 等時通信IRT用于抖動時間小于1us的等時模式。 RTC1適合于周期性數據傳輸，可滿足大部分工廠自動化的應用要求。 RTC2/RTC3需要

6、特殊的硬件支持，分別用于實現高性能的控制任務和運動控制任務。,四、等時同步實時通信(IRT) 高精度的運動控制要求循環(huán)刷新時間小于1ms,循環(huán)周期的抖動時間不大于1us。因此，PROFINET在通信協(xié)議中定義了基于時間間隔的傳輸方法IRT。 IRT通訊方式可以使參與控制的網絡中各個節(jié)點的時鐘準確同步，以便使各節(jié)點上的控制功能可以按一定的時序協(xié)調動作。,第四節(jié) PROFINET的種類,PROFINET IO PROFINET CBA,一、PROFINET IO 1、簡介 用于分布式I/O自動化控制系統(tǒng)，其工作性質類似于PROFIBUSDP。傳感器、執(zhí)行機構等裝置連接到I/O設備上，通過I/

7、O設備連接到網絡中。網絡中還有對I/O設備進行監(jiān)控的I/O控制器和I/O監(jiān)視器。 PROFINET IO支持實時通信(RT)和等時同步通信(IRT)工作模式。數據傳輸速率高于PROFIBUSDP。,2、系統(tǒng)基本組成,IO控制器：讀寫I/O設備的過程數據，接收I/O設備的報警診斷信息，執(zhí)行自動化控制程序。 IO監(jiān)視器：讀寫I/O控制器的數據，上位機可編寫、上傳、下載、調試控制器的程序，上位機、HMI可對系統(tǒng)實現可視化監(jiān)控。 IO設備：連接現場分散的檢測裝置、執(zhí)行機構。傳遞現場采集的各類數據，傳遞執(zhí)行機構的控制指令。,I/O控制器、I/O監(jiān)視器、I/O設備都是PROFINET網絡中的節(jié)點！,3、

8、組態(tài)要求 網絡中的節(jié)點必須分配設備名稱。設備名稱必須符合要求。例如：CPU314C分配名稱為PLC01，人機界面分配名稱為HMI02。 網絡中的節(jié)點必須分配IP地址，各IP地址要在同一網段內。例如：HMI的IP地址為255.255.255.1.2，CPU314C的IP地址為255.255.255.1.3。 網絡中節(jié)點的子網掩碼相同。例如：255.255.255.0。 如果節(jié)點之間采用通信報文方式傳輸數據，必須建立通訊伙伴關系。,設備名稱要求(適用于STEP7 V5.5版本)： 名稱總長度不得超過127個字符，名稱如果用句點分段，句點之間的字符串長度不得超過63個。 不得使用諸如元音變音、括號、

9、下劃線、斜線、空格等符號。 可以使用字母、數字、短劃線和句點。 不得以“-”或“.”開頭或結束，不得以數字開始。 名稱格式不得為n.n.n.n (n = 0...999)，不得以字符串port-xyz-(x，y，z = 0...9)開頭。,二、PROFINET CBA(Commponent-Based Automation) 1、簡介 把典型的控制環(huán)節(jié)做成標準組件，這些標準組件可以完成不同的標準控制任務。一個復雜的控制任務，可以分解成若干個不同的標準任務。 從中選擇不同的標準組件連接成一個網絡，對這些標準組件的工作進行協(xié)調，就能完成一個復雜的控制任務。PROFINET CBA就是模塊化的現

10、場總線網絡，它特別適用于大型控制系統(tǒng)。 通信速率略低于PROFINET IO。,2、系統(tǒng)基本組成,每個標準組件是由控制器、分布式I/O設備、監(jiān)視設備、檢測裝置、執(zhí)行機構等組合而成。,3、特點 減少了系統(tǒng)的設計工作量。 模塊化的組件具有高度的獨立性和完整性，減少了系統(tǒng)的調試工作量。 簡化了系統(tǒng)的維護工作量。,4、使用要求 標準組件通常由設備制造商提供，采用標準化的PCD(Profinet Component Description)文件描述。PCD文件應用XML生成并存儲。硬件組態(tài)時需要這個文件。 為了完成某個特殊任務，需要設計者創(chuàng)建組件，并生成PCD文件。,第五節(jié) PROFINET IO的組

11、態(tài),系統(tǒng)組成 任務要求 硬件電路 組態(tài)過程 程序編寫 仿真調試,一、系統(tǒng)組成,I/O控制器選用S7-300系列的CPU314C-2PN/DP，該型號是緊湊型PLC，自帶24個數字量輸入端口，16個數字量輸出端口，5個模擬量輸入端口，2個模擬量輸出端口，2個PROFINET接口，1個MPI/DP接口。訂貨號：6ES7 314-6EH04-0AB0。 PS307-5A是電源，訂貨號：6ES7 307-1EA01-0AA0。 選用的I/O設備ET200S是機架式模塊化結構，由通訊模塊、電源模塊和數字量輸入/輸出模塊組成。,通訊模塊IM151-3的訂貨號：6ES7 151-3BA23-0AB0。 電源

12、模塊PM-E的訂貨號：6ES7 138-4CA50-0AB0。兩個電源分別給數字量輸入和輸出模塊供電。 數字量輸入模塊ET200S-2DI，有兩個24V直流輸入端口。訂貨號：6ES7 131-4BB01-0AB0。 數字量輸出模塊ET200S-2DO，有兩個24V/0.5A直流輸出端口。訂貨號：6ES7 132-4BB01-0AB0。,二、任務要求 CPU314C-2PN/DP外接按鈕SB11和SB12，當按下SB11時，ET200S的輸出端口外接指示燈HL21以1HZ頻率閃爍。當按下SB12時，HL21滅。 ET200S的輸入端口外接按鈕SB21和SB22，當按下SB21時，CPU314C-

13、2PN/DP的輸出端口外接指示燈HL11以2HZ頻率閃爍。當按下SB22時，HL11滅。,三、硬件電路,四、組態(tài)過程 第一步組態(tài)I/O控制器。 第二步組態(tài)PROFINET IO網絡。 第三步組態(tài)I/O設備。,組態(tài)I/O控制器,,雙擊,,組態(tài)PROFINET IO網絡,,雙擊,,更名,單擊,,分配IP地址,單擊,,更改網絡名稱,單擊,組態(tài)PROFINET IO網絡,組態(tài)I/O設備,選中并拖拽到線上,,,,選中,選中后雙擊,,,,組態(tài)I/O設備,,雙擊,,更改設備名稱,單擊后更改IP地址,,單擊,五、程序編寫 端口分配,六、仿真調試,,復習題,PROFINET的網絡結構有哪幾種？ PROFINET專用的雙絞屏蔽線中，哪些顏色的線用于發(fā)送信號？哪些顏色的線用于接收信號？ PROFINET專用的連接器有哪幾種？ PROFINET采用什么類型的數據傳輸方式？有哪幾種通信等級？有哪幾個通信種類？ 簡述PROFINET的等時同步實時通信。,復習題,組態(tài)PROFINET IO網絡有哪些要求？ 簡述組態(tài)PROFINET IO網絡的步驟。,