總線專題：第六講 PROFINET（下）

PROFINET是一種新一代的基于工業(yè)以太網(wǎng)的自動化的解決方案，它包括分散式現(xiàn)場設(shè)備PROFINET IO與基于組件的自動化分布式自動化系統(tǒng)CBA（Component Based Automation）的集成。

（1）分散式現(xiàn)場設(shè)備（PROFINET IO）

分散式現(xiàn)場設(shè)備通過PROFINET IO集成，他采用通常的PROFIBUS DP的IO觀點，從而可將現(xiàn)場設(shè)備的IO數(shù)據(jù)循環(huán)地傳輸給PLC。

PROFINET IO描述設(shè)備模型，他以PROFIBUS DP 的特性為基礎(chǔ)，并由槽和通道組成，現(xiàn)場設(shè)備的特性通過基于XML（擴展的標記語言）的GSD通用站描述（General Station Description）文件來描述。

所有熟悉PROFIBUS DP的人對于PROFINET的工程設(shè)計應(yīng)該是熟悉的，從而可在組態(tài)期間將分散式自動化設(shè)備分配給控制器，其體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。

（2）分布式自動化（組件模型）

在分布式自動化系統(tǒng)中組件模型將機器或成套設(shè)備的自治模塊描述為工藝技術(shù)模塊。基于工藝技術(shù)模塊而開發(fā)的分布式自動化系統(tǒng)簡化了成套裝備和機器的模塊化設(shè)計，由于這些模塊可以重復(fù)使用，因此大量地減少了工程設(shè)計的成本和縮短工程進度。

基于組件模型的PROFINET通過PCD（PROFINET Component Description）來描述。他是一個XML文件，并可以使用制造商特定的組態(tài)工具的組件生成器或PROFINET的組件編輯器來創(chuàng)建。

分布式自動化成套裝備的工程設(shè)計分為：各個工藝技術(shù)模塊的控制邏輯的編程（制造商特定的組態(tài)工具）和整個成套裝備的工藝技術(shù)組態(tài)，后者決定這些工藝技術(shù)模塊之間的通信關(guān)系。

這里可用一條飲料工業(yè)的生產(chǎn)線作為例子來說明。圖7表示整個生產(chǎn)線由機器1的洗瓶、充填，機器2的封蓋和機器3的包裝三個技術(shù)模塊所組成。而每個技術(shù)模塊都由機械、電氣/電子和軟件共同組成，見圖8所示的灌裝技術(shù)模塊。

（3）通信

PROFINET根據(jù)通信目的不同而采用不同的性能等級：

1）PROFINET通過TCP/UDP和IP在標準通道上傳送非苛求時間的數(shù)據(jù)。如參數(shù)、組態(tài)數(shù)據(jù)和互通信息以滿足與企業(yè)內(nèi)MES、EPR連接的需求。

2）對于有苛求時間數(shù)據(jù)的傳輸，則采用實時通道SRT現(xiàn)實時（Soft Real Time）。

3）對于運動控制所要求時間同步的應(yīng)用，則采用等時同步實時通信IRT（Isochronous Real Time）。他允許在時鐘速率為1ms時，抖動精度為1µs。

4）與現(xiàn)場總線的集成

為了保護PROFIBUS用戶的利益，PROFINET可以PROFIBUS集成，即采用代理服務(wù)器（Proxy）的辦法來解決，如圖9所示。

下面就PROFINET IO與PROFINET CBA有關(guān)事項作一些補充說明。

4.關(guān)于分散式現(xiàn)場設(shè)備

采用PROFINET IO，分散式現(xiàn)場設(shè)備的集成可以直接在以太網(wǎng)上實現(xiàn)，為此，大家所熟悉地PROFIBUS DP主/從訪問方法被改成生產(chǎn)者/消費者的模式。從通信的角度看，以太網(wǎng)上所有設(shè)備都被平等地對待。通過組態(tài)來決定哪些現(xiàn)場設(shè)備分配給中央控制器。外用設(shè)備將信號送給控制器，信號經(jīng)處理后再輸出給有關(guān)的外圍設(shè)備。其通信關(guān)系見圖10。

（1）功能范圍

PROFINET IO分為三種設(shè)備類型：IO控制器，IO設(shè)備和IO監(jiān)視器。

?IO控制器：在IO控制器上運行自動化程序。

‚IO設(shè)備：分配給某個IO控制器的現(xiàn)場設(shè)備。

ƒIO監(jiān)視器：具有投運和診斷功能的編程裝置/PC。

數(shù)據(jù)可在IO控制器與IO設(shè)備之間通過下列通道傳輸。

?循環(huán)ID數(shù)據(jù)：在實時通道上傳輸

‚事件控制的報警：在實時通道上傳輸

ƒ參數(shù)分配、組態(tài)及讀取診斷信息：在基于UDP/IP的標準通道上傳輸。

開始時（見圖10），在UDP通道上建立IO控制器與IO設(shè)備之間的應(yīng)用關(guān)系（AR）。他包含若干通信關(guān)系（CR）,組態(tài)、IO數(shù)據(jù)和中斷通過這些通信關(guān)系進行傳輸。IO控制器在“記錄通信關(guān)系”（Record Data CR）上傳送制定的IO設(shè)備的參數(shù)化和組態(tài)數(shù)據(jù)。IO數(shù)據(jù)的循環(huán)傳輸在IO通信關(guān)系上實現(xiàn)；非循環(huán)事件在“報警通信關(guān)系”（alarm CR）上傳送給IO控制器，并且給予確認。PROFINET報警類型有：撥（upplag），插（plugin），診斷（diagnostics），狀態(tài)（status），更新中斷（update interrupt）。還可以有制造商特定的報警。可給中斷賦予高/低優(yōu)先權(quán)。