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。
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。
PCS 7中的PROFINET应用
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 CPU、ET200M、ET200SP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。
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。
图2-2 系统冗余功能对网络拓扑没有要求
当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个.
目前支持SR的PROFINET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 和Simocode pro V的SR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,ET200S和IE/PB Link。
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)。
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。
1. PROFINET IO与PROFIBUS 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
PCS 7的PROFINET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 与 PROFINET 的组态示例
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/66644434
基于S7-400的PROFINET IO 通讯
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/88737181