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赵欣 奇侠 经验值: 5578 发帖数: 387 精华帖: 52 |
楼主 2020-09-18 11:28:23
主题:我与PROFINET不得不说的事-01概览 大家好,感觉好久没有和大家见面了,西门子PLC通信原理探秘系列告一段落了,收到了众多网友的好评,大家都对时间片和CCP通信的概念耳目一新,觉得有所收获,并希望我可以再接再厉给大家继续奉献精彩内容。在这里向大家表示感谢,感谢大家给予的正面评价和鼓励。可是技术的积累是需要时间的,我相信时间会给大家带来精彩! 在我33篇《西门子PLC通信原理探秘》的第一篇故事中,我曾说过,PROFINET是我在西门子技术支持的起点,最初我是从PROFINET开始,或者说我是做PROFINET的第一人。多年研究PROFINET,其实我有很多话想和大家聊聊,甚至曾经想出一本PN的书籍,把自己关于PN的奥秘一一呈现给大家。 PROFINET就像是我的亲密伙伴,因为在西门子,他的面市和我的入职几乎是同时开始的,我们是一起成长的。最初的PN产品,例如ET200S只有一个PN端口,只能支持RT,设备连接只能通过交换机。最初的我,是技术支持团队的一个新人,是网络通信的一个菜鸟,完全不懂通信理论。然而放在同事桌子上的PROFINET培训文档,吸引着我让我随手翻开,像是冥冥中注定,他和我注定在我的职业生涯中深深的纠缠在一起。我们也相互的成就着,通过我的努力,他给我们中国客户的生产带来了翻天覆地的变化,通过他的发展,也给我的职业生涯带来了深远的影响,那么他有什么奇妙之处呢? 首先,在技术上,PROFINET基于以太网,也就是由于以太网,使之能够具有快速的通信速度和灵活的拓扑结构,而PN就是以太网上的实时协议集合,就和TCP是以太网的协议一样,仅此而已。但是这对于企业生产就不同了,因为在PN之前,以太网是不能延伸到现场级的,而如今以太网一直延伸到现场的末端,带有PN接口的传感器和执行器比比皆是。以太网的安装确实给用户带来了诸多的便利,然而,由于用户大都想着就近连接交换机即可,这种可能导致混乱的连接拓扑,还有就是交换机产品的选择,错误的选择同样会给用户生产带来一些问题,这两个看似很小的问题,却可能会给企业生产带来毁灭性的伤害。 早年去一家钢厂,骨干网使用了冗余环网,正常生产了一段时间,却突然全网瘫痪,导致高炉停产,对于钢厂来说这是一个非常大的事故了。而现场的问题解决却是很简单,原因是冗余环网使用了西门子的SCALANCE X交换机,然而冗余管理器RM却使用了第三方的交换机,那我还说什么呢?前些天,去了另外一家钢管厂去做预维护,询问网络的拓扑连接是如何的,回答是不知,这是中国用户目前普遍存在的问题。通过PRONATA进行现场网络拓扑的扫描,竟然发现网络拓扑出现两个环网,而且是现场级的,也不知什么原因鬼使神差的让生产可以正常进行,我们知道环网会产生广播风暴,导致全网瘫痪。可是由于生产还在继续,我们无法确定真正的原因是什么,只能告诉用户这种环型链接风险极高,需要尽快整改。 其次,对于PROFINET RT通信,我想这是中国用户最常用的PN协议,因为配置简单,只要用过PROFIBUS DP就能做很快的转换。然而用户往往会有两个问题,一个是不清楚如何选择交换机,选择的依据是什么?另一个是不清楚分布式IO最多能串联多少个,级联深度的依据是什么? 对于第一个问题,我给用户传达的信息就是只要是交换机都支持PROFINET,然而并不是所有的交换机都适用,这种前后矛盾的话,大家肯定会觉得疑惑不解。PROFINET使用百兆全双工的技术,那么交换机必然是唯一选择的连接部件,而我们在使用PN RT协议的时候,都知道RT通信的报文是带有优先级的,也就是含有优先级是6(最高为7)的VLAN标签(其ID=0),这个标签使之PN数据在网络链路传输时可以“横行霸道”,因为除了MRP冗余环网之外的网络链路上的数据没有优先级比它高的,其它数据难以望其项背,这样才能最大程度的保证它的实时性。那么如果你选择了例如SCALANCE X300/400系列的交换机用来连接IO设备,那么VLAN标签的优先级的意义就消失了,因为这些交换机默认支持VLAN,而这些交换机恰恰判定VLAN ID=0的数据没有优先级,也就是说此时的PN数据只能和普通数据一样,不再被优先转发,这意味就显而易见了。第二个问题,可能是困扰大家最多的问题,因为它影响现场到底如何安装布线。到底能级联多少?我的答案就是能带多少IO设备就能级联多少IO设备?然而我们需要考虑线型网络末端的IO设备的刷新时间的大小,这就需要一个公式了,也就是说一个IO报文从PLC侧发出,经过若干台交换机,这些交换机是支持C&T或是S&F,那么这个公式就是报文的传输时间,加上经过各个交换机的延迟时间,达到最终的设备。这个时间才是你参考的Update time的时间,如果不能满足你的实时性要求,那么这台设备需要在线型拓扑中靠近PLC,也就是你的IO控制器。 最后,我想谈的就是PROFINET网络如何诊断了,这个是用户经常忽略或者无法正视的问题,因为一旦谈到诊断,那么必然需要全面的IT知识,不像前面所描述的,仅是需要组态和计算,从基本的Ping指令到Wireshark的使用,这些都是必备的。但这些往往是用户缺乏的。具体诊断PN网络的方式有很多种,那是根据不同的故障现象采取不同的方法。这里和大家谈谈用户所面临的经常丢站的故障。 丢站的根本原因就是IO数据没有在看门狗时间内出现,也就是超时了,这时会报丢站,OB86被激活。那么什么原因会导致IO数据在看门狗时间内不能出现,主要是两种原因,第一种就是网络拥堵严重,数据不能在看门狗时间内到达IO设备,那么这种情况使用Ping指令就可以来判断网络链路的状态;第二种就是数据发生畸变,可能是由于干扰或者安装的线缆短路所致,也就是IO报文的CRC检验出现错误,这种情况可以通过Step7在线查看分布式IO的端口的Statistics或者登陆管理型交换机的网页查看丢站IO设备所对应的端口的Statistics,再或者对于S7-1500来说使用LPNDR功能块来读取对应IO设备的端口的Statistics,来查看是否存在CRC错误。如果存在CRC错误,那么导致的原因就是前面我说的两种原因,干扰或者短路造成的,那么就去查EMC和线缆的状况。当然,Wireshark工具是诊断PN网络的最最重要的工具,当你具备IT知识的时候,建议你使用Wireshark这个工具去检测和发现网络故障,因为它是终极利器。 关于PROFINET技术,其实它包罗万象,涉及各种IT知识,当你想理解它时,你就需要理解终端设备,例如:PLC和分布式IO,其实西门子PLC通信原理也是来源于我对PN的研究,然后理解TCP协议,路由协议等等,也就是这一根绿色的网线使我在技术上越走越远,越走越宽。这里我仅仅提到了PROFINET技术的冰山一角,深奥的理论主要集中在IRT上面,需要对其设备集成的交换机内部要有全面的理解,因为IRT需要对时,各个时间片段的计算是非常关键的,在这里我无法一一的给大家说明。而现在由我的同事,网络专家冯学卫先生正在网上论坛主持PROFINET通信探秘技术π的活动,他是一位非常优秀的工程师,对于IT和各种网络协议都非常的了解,我们经常在一起讨论关于网络,PN,通信的各种问题,对各种技术细节进行深入的剖析,例如Step7中IO RT的时间预留后台是如何计算的等等。大家如果想 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 了解更多关于PROFINET奥秘,或者想加入技术π直播间和技术π圈,大家可以登录以下两个链接。 PROFINET探秘活动技术论坛汇总帖链接: http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1641195&b_id=7&s_id=&num=0#anch PROFINET探秘活动视频探讨汇总帖链接: http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/PostStory.aspx?a_id=1641205&b_id=109 去了解关于PROFINET的一切,我相信必会不虚此行!
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Rossi84 侠圣 经验值: 3904 发帖数: 370 精华帖: 1 |
1楼 2020-09-18 12:13:53
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 希望能讲讲使用Wireshark的方法!
无法改变之前,努力改变之后
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WOWUWUWU 至圣 经验值: 10574 发帖数: 1794 精华帖: 0 |
2楼 2020-09-18 21:21:22
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 值得学习,谢谢分享 |
Zane 至圣 经验值: 76112 发帖数: 19121 精华帖: 378 |
3楼 2020-09-19 00:19:57
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 烦请赵工给分析一下: 1,有很多客户使用了非西门子的交换机,比较多的是MOXA的交换机,走RT也走TCP报文,经常会出现断网的现象,有的能自动恢复,有的却要重新上电才能恢复连接,换个西家的XB005/008之类的交换机就啥事儿没有了。然而MOXA却也是不遗余力的鼓吹他们的交换机是支持PN协议的,但现场真的出了上述问题他们也解决不了。甚至有些用户(论坛里就有不少)为了使用第三方的交换机,放弃使用实时性优良的PNIO协议,怎样才能说服用户明白这其中的技术要点,做出正确的产品及通信方案的选择? 2,前一阵子我也做了个实验,两个S7-1200 CPU同时进行3种通信(PNIO,S7,TCP) 其中,S7单边通信,PUT/GET同时工作,各200字节,连续循环读写没有间隔 TCP通信,双向同时收发,各1000个字节,连续循环发送没有间隔 使用了XB005交换机(无IP地址),TP-LINK普通非网管型交换机(无IP地址),一个路由器的LAN口(有IP地址,设置不祥,应该与PLC不在同一网段下) 实验的结果是,前两者所有的通信均能正常通信,而第三者PNIO通信被阻断,S7与TCP正常通信 也烦请赵工给分析一下原因,谢谢!
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wqiang 游侠 经验值: 326 发帖数: 14 精华帖: 0 |
4楼 2020-09-20 11:05:59
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 我想问为什么两个1200用(市面一些常见的如水星、TP-link)无线网桥取代网线连接,PNIO的就不行,S7put/get就可以 |
赵欣 奇侠 经验值: 5578 发帖数: 387 精华帖: 52 |
5楼 2020-09-21 13:37:03
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 Zane:3楼2020-09-19 00:19:57 烦请赵工给分析一下: 1,有很多客户使用了非西门子的交换机,比较多的是MOXA的交换机,走RT也走TCP报文,经常会出现断网的现象,有的能自动恢复,有的却要重新上电才能恢复连接,换个西家的XB005/008之类的交换机就啥事儿没有了。然而MOXA却也是不遗余力的鼓吹他们的交换机是支持PN协议的,但现场真的出了上述问题他们也解决不了。甚至有些用户(论坛里就有不少)为了使用第三方的交换机,放弃使用实时性优良的PNIO协议,怎样才能说服用户明白这其中的技术要点,做出正确的产品及通信方案的选择? 2,前一阵子我也做了个实验,两个S7-1200 CPU同时进行3种通信(PNIO,S7,TCP) 其中,S7单边通信,PUT/GET同时工作,各200字节,连续循环读写没有间隔 TCP通信,双向同时收发,各1000个字节,连续循环发送没有间隔 使用了XB005交换机(无IP地址),TP-LINK普通非网管型交换机(无IP地址),一个路由器的LAN口(有IP地址,设置不祥,应该与PLC不在同一网段下) 实验的结果是,前两者所有的通信均能正常通信,而第三者PNIO通信被阻断,S7与TCP正常通信 也烦请赵工给分析一下原因,谢谢! 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 关于第一个问题,我需要说的是所有交换机都支持profinet,然而不是所有的交换机都适合Profinet,文中我说过了。至于现场出现的问题,我只能猜测第三方交换机可能存在一些性能上的问题,例如重启的问题,这个是表征交换机性能最重要的故障现象。至于断网后自动恢复,这个不一定是交换机的问题,需要现场实地测试。PN IO确实对比TCP要有很高的实时性能,而两者都是网络协议,所以交换机是没有区别的,无论是第三方还是西门子的,然而西门子的交换机都是带有PN认证的,例如MRP的应用,举一个例子,如果网络中的负荷突然提升,对于西门子的产品都安然无恙,而第三方的设备会丢站,我们在现场遇到很多次了。至于给出合理性的方案,这需要结合用户的现场需求和产品特点才能给出。 关于第二个问题,PN IO的通信是不能跨越路由器的,因为报文中没有IP地址,所以无法实现路由
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赵欣 奇侠 经验值: 5578 发帖数: 387 精华帖: 52 |
6楼 2020-09-21 13:49:41
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 我想问为什么两个1200用(市面一些常见的如水星、TP-link)无线网桥取代网线连接,PNIO的就不行,S7put/get就可以 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 S7 PUT/GET底层使用了TCP/IP协议,这个肯定是可以的 对于PN IO,如果无线设备之间能通信,而PN IO不能建立通信的原因如下: 1,如果你只有一个IO设备,那么不能通信需要看你的刷新时间是否设备太短了,例如250us。 2,如果你连接多个IO设备,那么不能通信的原因是第三方无线客户端不支持西门子的W产品的MAC透传模式,而西门子的客户端最多带8个IO设备。
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yzm_cumt 至圣 经验值: 18285 发帖数: 2653 精华帖: 14 |
7楼 2020-09-22 08:44:30
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 八台1500的cpu使用八个第三方的无线客户端,通过第三方的无线网桥连接在一起,这个架构使用西门子的PN IO能不能实现通讯?谢谢 烦请赵工解答一下
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赵欣 奇侠 经验值: 5578 发帖数: 387 精华帖: 52 |
8楼 2020-09-22 10:00:18
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 yzm_cumt:7楼2020-09-22 08:44:30 八台1500的cpu使用八个第三方的无线客户端,通过第三方的无线网桥连接在一起,这个架构使用西门子的PN IO能不能实现通讯?谢谢 烦请赵工解答一下 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 西门子的无线AP和客户端像我前面说过的对于1对1的连接是可以的,没有问题,对于第三方的理论上默认也是可以的,但是不知道内部设置等原因,我只能说理论上可以的。 不过对于PN IO的通信,西门子的无线产品为什么是工业产品呢?因为它带有工业特性,可能你会知道,例如iPCF,i代表Industry,即工业。我墨迹这么多的意思就是西门子的工业无线产品可以更好的支持PN IO通信,例如2ms或者4ms的响应时间。如果你使用第三方的产品不能保证较高的实时性能,32ms或者64ms是你的保守值。
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赵欣 奇侠 经验值: 5578 发帖数: 387 精华帖: 52 |
9楼 2020-09-22 10:58:06
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 我想大家肯定有许多PN的问题,如果大家需要专家免费的现场指导,技术支持和培训,请大家登陆一下链接,https://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1641195&b_id=7&s_id=0&pno=#1641195,填写您的应用案例分享,就有机会加入技术π圈,这样大家就可以获取到上述福利。
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第7代CNC 奇侠 经验值: 6102 发帖数: 703 精华帖: 2 |
10楼 2020-09-25 08:23:04
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 了解关于PROFINET的一切,不虚此行!
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yecao2006 至圣 经验值: 18049 发帖数: 1524 精华帖: 2 |
11楼 2020-09-25 10:35:16
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 谢谢分享。收获不少。
我回来了!继续努力!
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手机用户20200103FZF48F 奇侠 经验值: 5685 发帖数: 767 精华帖: 1 |
12楼 2020-09-25 11:38:26
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 学习了,谢谢分享 |
yangchunbaixue 侠圣 经验值: 3703 发帖数: 556 精华帖: 0 |
13楼 2020-09-28 16:58:27
主题:回复:我与PROFINET不得不说的事 感谢分享,很不错的总结 |