回复:给某烟厂做技术改造,使用PROFINET,大家能说说Profinet的优越性吗?

Ralf Jones

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发布于 2009-06-22 09:05:57

0楼

PROFINET对于西门子的客户来说其中的优势之一就是在Step7中PROFINET IO与PROFIBUS DP具有相似的组态和编程,这样方便用户快速的使用PROFIENT。过去,工业以太网是自动化领域控制层的主要网络类型之一,用于连接PLC和PLC或者PLC和上位机。这仅仅提到的是连接网络的物理介质,即以太网。PLC之间或者PLC和PC之间通讯的时候,常常会使用网络协议,例如TCP/IP,UDP/IP,S7,ISO on TCP甚至FTP等IT协议,这些协议运行在工业以太网上,这样才完成设备之间的数据交换。对于PROFINET与TCP等协议一样运行在工业以太网上,只不过使用该协议主要用于现场级设备PLC和分布式IO之间的通讯,以及控制级PLC和PLC之间的通讯。所以从狭义上来说,PROFINET就是工业以太网中的一个协议而以。而从广义来说,当网络设备通讯使用PROFINET协议时,这个网络就可以称作PROFINET网络。

未来自动化发展的趋势之一就是工业以太网向现场级渗透,目前有多家电气厂商提供实时以太网,用于现场级通讯。对于西门子来说,PROFINET就是西门子未来自动化发展的趋势之一。由于PROFINET基于工业以太网,那么以太网的多种的网络拓扑和连接同样适用于PROFINET。这一点从侧面也反映了使用PROFINET不需要改变原来的网络结构。这一点是PROFIBUS所不能比拟的。

交换机是以太网中核心部件,同样在PROFINET网络中交换机也同样是核心部件。网络连接可以使用电气或者光纤进行连接,典型的电气连接的长度是100m,而光纤的连接距离就长了,这与交换机的光纤接口或者光纤模块的属性有关系。目前,如果用户选择SCALANCE X400的MM491-2LH+单模光纤连接时,可以达到最远距离为70公里。所以距离在PROFINET中不是问题。而且由于以太网中的设备个数,从理论上不受任何限制,所以网络规模可以根据实际的需求,可大可小。PROFINET基于工业以太网,与其它某些实时以太网不同,PROFINET允许其它的TCP/IP或IT数据一起在以太网上进行传输。这也是PROFINET的开放性的一个体现,这样通过PROFINET网络可以实现真正的“一网到底”。

PROFINET的网络连接,交换机是核心部件,也就是没有交换机就无法完成PROFINET通讯,即使使用双端口的ET200进行串联,双端口的交换机集成在ET200中。

PROFINET的实时性,需要了解PROFINET的协议和工作机制。PROFINET具有RT和IRT两种等级的实时通讯。

对于RT,通讯双方,按照Step7组态的各自的时钟周期内,向对方发送一次数据,实现实时的数据交换。时钟周期设置越短,实时性就越强。被发送出来的数据,交换机保证其实时性的唯一方式,就是根据PROFINET数据的QoS来转发该数据,正如胶片所描述的,PROFINET的数据可能会被延迟,延迟的最主要原因就是NRT的报文和交换机的S&F。这时PROFINET的实行性的保证就主要依赖您,工程师去考虑实际的网络拓扑结构,防止类似的情况发生。必要时,调整Update time 和看门狗时间。

对于交换机,其工作方式,如胶片所说有两种,一种S&F,另一种是CT。普通交换机的工作方式使用S&F。虽然IRT的交换机的工作方式使用CT的方式,不过在网络数据发生累积时,其工作模式会转变成S&F。这样与普通交换机相同。所以使用IRT交换机在应用RT时,数据负载不能接近满负荷。

对于IRT,通讯双方仍然按照Step7组态的各自的时钟周期内,向对方发送一次数据,实现实时的数据交换。但是由于IRT的时钟被同步,这样IRT采用了带宽预留的方式,也就是说在这段时间内,只有IRT的数据才可以进行传输,其它数据例如TCP或IT数据或者您所举的数据、语音、图像等数据是无法在这段时间内进行传输。由于没有数据与IRT的数据争抢带宽,于是保证了IRT数据的实时性。这时,一定要选择IRT的交换机例如SCALANCE X200IRT或者选择支持IRT的设备例如ET200S PN V6.0进行相邻连接,与RT不同,因为此时IRT的交换机是IRT实时性的唯一保证。不过PROFINET IRT还有另外一个优点,如果IRT设备之间由于某些原因无法完成时钟同步,那么会以RT的方式进行通讯。

综上所述,如果需要三网合一(数据、语音、图像),根据的实际负荷的大小以及网络拓扑结构,来选择RT或IRT的数据方式,都可以保证PROFINET数据交换的实时性! PROFINET基于工业以太网,由于目前主流的以太网的网络类型是快速以太网,所以PROFINET完全可以基于快速以太网,享受100Mbps的数据传输。

透过现象,看本质。根据胶片所描述的,PROFINET的RT主要由两个时钟决定,一个是Update time;另外一个就是Watchdog time。只要数据在看门狗时间内被更新,系统不会报出任何错误。所以与传输数据的波特率没有绝对关系,只要在某一波特率下,RT数据可以在看门狗的时钟内更新就可以。所以可以延伸到1G以太网或者WLAN。

WLAN在使用典型的IEEE802.11g时,波特率高达54Mbps。这与100Mbps相差一半,然而同样支持PROFINET。在组态IWLAN/PB LINK PN IO时,Step7会提示需要调整更长的Update time,这样才能满足低波特率的要求。而在实现WLAN的iPCF通讯时,波特率为12Mbps,然而同样可以达到最小8ms的刷新周期。

对比PROFIBUS,前面的答案中以描述了一些。这里需要更正的是PROFINET的出现不是要取代PROFIBUS。而是两种现场总线并存。

PROFINET与PROFIBUS从狭义上讲,没有可比性。所以只能在广义上,对比两者在应用上的区别。PROFINET最突出的特点之一是它的实时性,从过程自动化到工厂自动化再到运动控制,其实时性可以满足各种各样的应用,PROFIBUS也可以实现上述的功能,不过在运动控制中,其性能与PROFINET相比,无法完成最小实时周期为250us,抖动小于1us。

另外一个PROFINET最突出的特点之一是它基于以太网,借用这根PROFINET总线,可以传输TCP或IT数据或者数据、语音、图像等数据,这是PROFIBUS无法实现的。

而且由于在以太网中,诊断更加灵活,SNMP协议,HTTP协议都可以诊断PN设备,来获取诊断信息。从网络的任何一点,或者通过WLAN,随时随地访问你所需要连接的设备。

另外,对于网络的扩展,PROFIBUS只能机械的增加OLM或Repeater等,而且增加的地点多为固定的,其缺点在设备增容时尤为体现。而PROFINET使用以太网的连接方式,加入交换机连接即可。这与我们的office的局域网相似,需要增加设备的时候,只需要连接到交换机的端口即可。

PROFINET的另外一个开放性与PROFIBUS相同,同样有多家公司支持PROFINET,例如菲尼克斯等。

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