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PROFINET總線技術(shù)基礎(chǔ) 1工業(yè)以太網(wǎng) 2PROFINET基礎(chǔ) 3PROFINET的通信技術(shù) 4PROFINET的種類 5PROFINETIO的組態(tài) 第一節(jié)工業(yè)以太網(wǎng) 概述技術(shù)特點(diǎn)傳輸介質(zhì)和連接器 一 概述工業(yè)以太網(wǎng) IndustrialEthernet 是西門子公司提出的一種基于以太網(wǎng)的工業(yè)通訊模式 它遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802 3 工業(yè)以太網(wǎng)和局域網(wǎng)都是采用TCP IP協(xié)議 因而可以直接和局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)互連 便于共享網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù) 可以用IE瀏覽器訪問終端數(shù)據(jù) 常見網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 常見網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 二 技術(shù)特點(diǎn)兼容性好 適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設(shè)備的兼容和互操作等問題 數(shù)據(jù)傳輸速率高 傳輸距離遠(yuǎn) 具有10 100M bits的自適應(yīng)傳輸速率 傳輸距離最大可達(dá)150km 可以通過Internet對(duì)企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的無縫連接 實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化 抗干擾能力強(qiáng) 適應(yīng)嚴(yán)酷的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境 快速的網(wǎng)絡(luò)故障定位與診斷 三 傳輸介質(zhì)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(yuǎn)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 1 橙白2 橙3 綠白6 綠 3 檢查 第二節(jié)PROFINET基礎(chǔ) 概述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)和連接器PROFINET與PROFIBUS的比較 一 概述PROFIBUS國(guó)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(dòng)化設(shè)備制造商的支持 2000年底 PROFINET正式成為了IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的第10種現(xiàn)場(chǎng)總線 PROFINET是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)和IT標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通信系統(tǒng) 具有比PROFIBUS更多的優(yōu)點(diǎn) 因而在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到越來越廣泛地應(yīng)用 二 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 要求使用帶有交換功能的設(shè)備 三 傳輸介質(zhì)和連接器1 傳輸介質(zhì)目前PROFINET支持百兆以太網(wǎng)100BASE TX 采用兩對(duì)雙絞屏蔽線 GP2 2系列 作為短距離信號(hào)傳輸 IEFC電纜GP2 2型系列 GP2 2A型 黃色 橙色用于發(fā)送信號(hào) 白色 藍(lán)色用于接收信號(hào) 2 連接器 RJ45連接器M12連接器混合連接器 RJ45連接器 IP20防護(hù)FC型 工業(yè)中常用 IP20防護(hù)普通型 IP67防護(hù)型 M12連接器 4芯 A型 B型 D型 混合連接器可同時(shí)進(jìn)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(shù) 通信協(xié)議模型通信等級(jí)通信通道模型等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信 一 通信協(xié)議模型 二 通信等級(jí) IT服務(wù) TCP IP SRT IRT TCP IP用于對(duì)通訊速率要求不高的數(shù)據(jù)傳輸 如設(shè)備組態(tài) 設(shè)置參數(shù)和下載上傳程序 低精度過程控制 低精度運(yùn)動(dòng)控制等 軟實(shí)時(shí) SRT 技術(shù)用于對(duì)通訊速率要求較高的數(shù)據(jù)傳輸 如高精度過程控制 中精度的運(yùn)動(dòng)控制等 等時(shí)同步實(shí)時(shí) IRT 技術(shù)用于對(duì)通訊速率要求高的數(shù)據(jù)傳輸 如高精度的運(yùn)動(dòng)控制等 三 通信通道模型 IT的應(yīng)用協(xié)議用于設(shè)備的參數(shù)化 診斷數(shù)據(jù)讀取 實(shí)時(shí)SRT用于高性能的數(shù)據(jù)通信 等時(shí)通信IRT用于抖動(dòng)時(shí)間小于1us的等時(shí)模式 RTC1適合于周期性數(shù)據(jù)傳輸 可滿足大部分工廠自動(dòng)化的應(yīng)用要求 RTC2 RTC3需要特殊的硬件支持 分別用于實(shí)現(xiàn)高性能的控制任務(wù)和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù) 四 等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信 IRT 高精度的運(yùn)動(dòng)控制要求循環(huán)刷新時(shí)間小于1ms 循環(huán)周期的抖動(dòng)時(shí)間不大于1us 因此 PROFINET在通信協(xié)議中定義了基于時(shí)間間隔的傳輸方法IRT IRT通訊方式可以使參與控制的網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘準(zhǔn)確同步 以便使各節(jié)點(diǎn)上的控制功能可以按一定的時(shí)序協(xié)調(diào)動(dòng)作 第四節(jié)PROFINET的種類 PROFINETIOPROFINETCBA 一 PROFINETIO1 簡(jiǎn)介用于分布式I O自動(dòng)化控制系統(tǒng) 其工作性質(zhì)類似于PROFIBUS DP 傳感器 執(zhí)行機(jī)構(gòu)等裝置連接到I O設(shè)備上 通過I O設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中 網(wǎng)絡(luò)中還有對(duì)I O設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的I O控制器和I O監(jiān)視器 PROFINETIO支持實(shí)時(shí)通信 RT 和等時(shí)同步通信 IRT 工作模式 數(shù)據(jù)傳輸速率高于PROFIBUS DP 2 系統(tǒng)基本組成 IO控制器 讀寫I O設(shè)備的過程數(shù)據(jù) 接收I O設(shè)備的報(bào)警診斷信息 執(zhí)行自動(dòng)化控制程序 IO監(jiān)視器 讀寫I O控制器的數(shù)據(jù) 上位機(jī)可編寫 上傳 下載 調(diào)試控制器的程序 上位機(jī) HMI可對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控 IO設(shè)備 連接現(xiàn)場(chǎng)分散的檢測(cè)裝置 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 傳遞現(xiàn)場(chǎng)采集的各類數(shù)據(jù) 傳遞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令 I O控制器 I O監(jiān)視器 I O設(shè)備都是PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn) 3 組態(tài)要求網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須分配設(shè)備名稱 設(shè)備名稱必須符合要求 例如 CPU314C分配名稱為PLC01 人機(jī)界面分配名稱為HMI02 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須分配IP地址 各IP地址要在同一網(wǎng)段內(nèi) 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(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)掩碼相同 例如 255 255 255 0 如果節(jié)點(diǎn)之間采用通信報(bào)文方式傳輸數(shù)據(jù) 必須建立通訊伙伴關(guān)系 設(shè)備名稱要求 適用于STEP7V5 5版本 名稱總長(zhǎng)度不得超過127個(gè)字符 名稱如果用句點(diǎn)分段 句點(diǎn)之間的字符串長(zhǎng)度不得超過63個(gè) 不得使用諸如元音變音 括號(hào) 下劃線 斜線 空格等符號(hào) 可以使用字母 數(shù)字 短劃線和句點(diǎn) 不得以 或 開頭或結(jié)束 不得以數(shù)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 PROFINETCBA Commponent BasedAutomation 1 簡(jiǎn)介把典型的控制環(huán)節(jié)做成標(biāo)準(zhǔn)組件 這些標(biāo)準(zhǔn)組件可以完成不同的標(biāo)準(zhǔn)控制任務(wù) 一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù) 可以分解成若干個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù) 從中選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)組件連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)組件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào) 就能完成一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù) PROFINETCBA就是模塊化的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò) 它特別適用于大型控制系統(tǒng) 通信速率略低于PROFINETIO 2 系統(tǒng)基本組成 每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件是由控制器 分布式I O設(shè)備 監(jiān)視設(shè)備 檢測(cè)裝置 執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組合而成 3 特點(diǎn)減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作量 模塊化的組件具有高度的獨(dú)立性和完整性 減少了系統(tǒng)的調(diào)試工作量 簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的維護(hù)工作量 4 使用要求標(biāo)準(zhǔn)組件通常由設(shè)備制造商提供 采用標(biāo)準(zhǔn)化的PCD ProfinetComponentDescription 文件描述 PCD文件應(yīng)用XML生成并存儲(chǔ) 硬件組態(tài)時(shí)需要這個(gè)文件 為了完成某個(gè)特殊任務(wù) 需要設(shè)計(jì)者創(chuàng)建組件 并生成PCD文件 第五節(jié)PROFINETIO的組態(tài) 系統(tǒng)組成任務(wù)要求硬件電路組態(tài)過程程序編寫仿真調(diào)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(hào)是緊湊型PLC 自帶24個(gè)數(shù)字量輸入端口 16個(gè)數(shù)字量輸出端口 5個(gè)模擬量輸入端口 2個(gè)模擬量輸出端口 2個(gè)PROFINET接口 1個(gè)MPI DP接口 訂貨號(hào) 6ES7314 6EH04 0AB0 PS307 5A是電源 訂貨號(hào) 6ES7307 1EA01 0AA0 選用的I O設(shè)備ET200S是機(jī)架式模塊化結(jié)構(gòu) 由通訊模塊 電源模塊和數(shù)字量輸入 輸出模塊組成 通訊模塊IM151 3的訂貨號(hào) 6ES7151 3BA23 0AB0 電源模塊PM E的訂貨號(hào) 6ES7138 4CA50 0AB0 兩個(gè)電源分別給數(shù)字量輸入和輸出模塊供電 數(shù)字量輸入模塊ET200S 2DI 有兩個(gè)24V直流輸入端口 訂貨號(hào) 6ES7131 4BB01 0AB0 數(shù)字量輸出模塊ET200S 2DO 有兩個(gè)24V 0 5A直流輸出端口 訂貨號(hào) 6ES7132 4BB01 0AB0 二 任務(wù)要求CPU314C 2PN DP外接按鈕SB11和SB12 當(dāng)按下SB11時(shí) ET200S的輸出端口外接指示燈HL21以1HZ頻率閃爍 當(dāng)按下SB12時(shí) HL21滅 ET200S的輸入端口外接按鈕SB21和SB22 當(dāng)按下SB21時(shí) CPU314C 2PN DP的輸出端口外接指示燈HL11以2HZ頻率閃爍 當(dāng)按下SB22時(shí) 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)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò) 第三步組態(tài)I O設(shè)備 組態(tài)I O控制器 雙擊 組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò) 雙擊 更名 單擊 分配IP地址 單擊 更改網(wǎng)絡(luò)名稱 單擊 組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò) 組態(tài)I O設(shè)備 選中并拖拽到線上 選中 選中后雙擊 組態(tài)I O設(shè)備 雙擊 更改設(shè)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(diào)試 復(fù)習(xí)題 PROFINET的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(hào) 哪些顏色的線用于接收信號(hào) PROFINET專用的連接器有哪幾種 PROFINET采用什么類型的數(shù)據(jù)傳輸方式 有哪幾種通信等級(jí) 有哪幾個(gè)通信種類 簡(jiǎn)述PROFINET的等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信 復(fù)習(xí)題 組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò)有哪些要求 簡(jiǎn)述組態(tài)PROFINETIO網(wǎng)絡(luò)的步驟