PCS 7系统中应用PROFINET

PROFINET是基于工业以太网的新一代开放式现场总线,相比PROFIBUS,其不仅满足现场总线必须的IO通讯确定性、实时性、可诊断性等要求,还具有以太网级别的通讯速率、灵活的网络拓扑,IT开放性等先进特性。

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基于工业以太网的PROFINET现场总线

SIMATIC PCS 7系统一直以来都在扩展对PROFINET的应用。特别是自PCS7 V8.0起,S7-400H V6版本开始支持PROFINET,并且不断推出支持系统冗余的PROFINET IO 设备,使得PROFINET IO的冗余方案成为可能。

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PCS 7中的PROFINET应用

PCS 7系统中支持的PROFINET功能

基于DCS行业的应用需要,PCS 7支持PROFINET的以下关键功能:

1.    PROFINET IO通讯:适用于工业自动化的IO实时通讯,通过工业以太网进行分布式IO扩展。在PROFIBUS DP总线中,CPU和分布式IO被称为DP主站和DP从站,而在PROFINET IO总线中则称之为IO 控制器(IO controller)和IO 设备(IO Device)。

2.    MRP 在工业以太网中的环形网络拓扑中实现冗余的传输路径。介质冗余协议(Media Redundancy Protocol)是PROFINET中定义的环网管理功能,用于保证网络和工厂的可用性。冗余的传输路径(环形拓扑)确保了当一条传输路径失效时其替换路径是生效的。构成MRP环网的设备均需支持MRP协议,例如,S7-400H CPUET200MET200SP及大部分西门子交换机。不支持MRP功能的设备可以通过MRP交换机连接入环网。

当发生网络故障时,MRP环网的最大重构时间为200ms。这要求环网中的网络设备不超过50个。

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MRP环典型结构

3.    系统冗余(System Redundancy,简称SR: IO设备通过PROFINET与两个容错的CPU之间进行通讯连接。该通讯连接可以通过任何拓扑的互连来建立,并不局限于环网拓扑,对交换机也没有要求。

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2-2 系统冗余功能对网络拓扑没有要求

IO设备与主控制器之间通讯故障后,IO 设备的控制权立即切换到备控制器,切换时间最小为30ms典型值为100ms。这要求链路中的网络设备数量不超过64.

目前支持SRPROFINET设备有:

Ø  ET200M HF V4.0

Ø  ET200SP HF V3.0

Ø  Simocode pro V PN V1.2.0

Ø  SIMATIC S120

注意:

Ø  ET200SP Simocode pro VSR功能要求PCS 7 V8.1以上。

Ø  如果IO设备不支持SR功能,则只能做为H-CPU的单边IO,例如,ET200SIE/PB Link

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4.     Profisafe故障安全功能:可以通过ET200M PN扩展故障安全模块F IO

5.     可以通过IE/PB Link扩展DP从站。

6.     可以通过IE/PB Link+DP/PA Coupler方式扩展PA仪表系统。

7.     HART通讯:自PCS 7 V8.0 SP1起,支持在PROFINET上的HART通讯。

8.     支持SIMATIC PDM (自PDM V8.1起)。

 PROFINET暂不支持以下功能

1.    HCiR(不停机修改硬件组态):任何对PROFINET总线,IO模块,IO通道(例如,激活或禁用通道,修改AI通道类型由电压型至电流型)的更改都必须停机下载

2.    IO冗余:系统冗余功能(SR)只能实现Switch IO, 不支IO 模块冗余。

3.    Timestamp(高精度时间戮功能):不能组态SOE

如需使用这些功能需选择PROFIBUS DP方案。

更多信息:

1.    PROFINET IOPROFIBUS DP的关键参数比较

2.    PCS 7系统中的PROFINET方案配置

3.    PCS 7系统中的PROFINET硬件选择

4.    PCS 7系统中的PROFINET组态

5.    PROFINET网络中的冗余:系统冗余System Redundancy与介质冗余MRP

6.    PROFINET拓扑

7.    PROFINET环网

8.    将其它现场总线设备集成到PROFINET

9.    PROFINET常见问题

 参考文档

PCS 7PROFINET典型架构和工程

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/72887082/en

CPU410-5H过程自动化

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/96839331/en

S7-400H PROFINET 的组态示例

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/66644434

基于S7-400PROFINET IO 通讯

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/88737181