现场总线Profibus的发展,工业以太网Profinet是必然

前言:

  代表全世界1200多家会员公司的PROFIBUS 国际组织宣布,截止2003年底,工厂和过程自动化应用系统所安装的PROFIBUS节点设备已经历史性地突破了1千万,比其它任何现场总线解决方案高出许多。随后,该组织推出了基于实时工业以太网的PROFINET自动化解决方案。该技术为当前的用户提供了一套完整高性能可伸缩的升级至工业以太网平台的解决方案。PROFINET是一项重大的并具有战略性的技术创新,它不仅能为PROFIBUS,而且能为其它现场总线网络系统提供以太网移植服务。 

  工业自动化的新前景

  当今自动化技术的发展正日益受到另一种技术— 信息技术(IT)、其原理和标准的重大影响。以太网在办公领域早已成熟应用,并成为标准的总线系统。由于为市场广泛接受,对以太网的开发(如传输率的提高)从没有停止过。自动化领域中集成信息技术开辟了自动化系统之间全局数据通信的可行性,也使基于以太网的通信标准PROFINET成为可能。开放标准而不是专用解决方案的使用保证了长远的兼容性和扩展性,也就是保护了投资。这一点是PROFIBUS国际组织非常重要的考虑方面。

  通过 PROFI  

NET,实现创新的工业以太网标准

  采用基于工业以太网的开放式、跨供应商标准 PROFINET,即可从公司管理层直到现场层实现直接、透明的访问。PROFINET,基于现有成熟IT标准,并提供对TCP/IP的绝对支持。

  将来采用PROFINET,能够毫不费力地与现有系统进行扩展及便捷集成。PROFINET可以保证对现有系统投资的高度保护,并使工厂拥有创新标准的优越性,不管是现在,还是未来。

  PROFINET:适用于每一需求的解决方案

  工业设备的工程与组态、实时能力、分布式现场设备的集成、同步运动控制应用、简单网络管理与诊断、防止未授权访问、高效、跨供应商的工程与组态,以及高度的机器及工厂可用性--所有这些需求都可由PROFINET这一开放式、跨供应商的标准来实现。

 PROFINET实时通信功能的实现

   在PROFINET标准中,根据不同的应用场合,PROFINET支持以下三种通信方式。如图所示:

  1,使用TCP/IP 的标准通信

  PROFINET 使用以太网和TCP/IP 协议作为通信基础。TCP/IP 是IT 领域关于通信协议方面事实上的标准。

  2,实时(RT)通信:

  绝大数的工厂自动化应用场合,对实时应用其响应时间的要求最少在5~10ms。。

  为了能满足自动化中的实时要求,在PROFINET中规定了优化的实时通信(RT)通道 — 它基于以太网(Layer2)。这样一种解决方案极大地减少了通信栈上占用的时间,从而提高了自动化数据的刷新率方面的性能。在PROFINET 中,不仅最小化了可编程控制器中的通信栈,而且也对网络中数据的传输进行了优化。PROFINET实时通信功能的实现

3,同步实时(IRT)通信

  PROFINET 被设计可用于高性能的同步运动控制应用。然而,对上述响应时间在 5~10ms的 实时通信将不足以满足伺服运动控制场合的需求。伺服运动控制场合是指在100个节点下,响应时间低于1ms,同步传送和抖动小于1祍。PROFINET的同步实时IRT功能是在Layer2上由内嵌的ERTEC同步实时交换芯片提供的。按照 PROFIBUS国际组织提供的数据,PROFINET在同步实时(IRT)通信方式下应用在同步运动控制场合,其性能比目前的现场总线方案要提升100倍 。

同步实时(IRT)通信

 


 

同步实时(IRT)通信

 

PROFINET与分布式智能 ,PROFINET在分布式自动化系统结构的实现上打开了新的前景:全厂工程的彻底模块化,即基于组件的自动化(CBA):智能模块,包括机械部件、电气/电子部件和应用软件,为预测试设计,交付即用。

  使用PROFINET,轻松实现网络安装

  PROFINET使你可以安装网络而不需要专家的知识。除星形接线外,PROFINET还支持总线和环形结构,因此使接线费用最小化,并保证高度的可用性。特别设计的工业电缆和耐用连接器满足EMC和温度要求,并且在PROFINET框架内形成标准化。这样保证了与不同制造商设备之间的兼容性。《 PROFINET 安装指南》作为网络安装的指导手册,保证了简单的机器与工厂调试过程。

  PROFINET--IT标准与安全

  PROFINET提供有所有必要功能,采用业已验证的标准IT技术(如http、HTML、SNMP、DHCP和XML),优化组态和诊断PROFINET设备与网络。这些服务在PROFINET中的集成意味着调试和维护中的成本的节省。另外,在需要的任何时候,你可以从世界上任一地点对所有相关数据进行互联网访问。

  近年来,在数据与通讯技术领域,网络安全的重要性迅速提高。安全意味着防止系统破坏和对敏感数据未授权访问的保护。PROFINET已经有一个集成的安全概念,可以使自动化网络的安全风险最小化,不会对生产造成不必要的影响。

具有集成的故障安全功能的PROFINET

  PROFINET还满足对人员、设备和环境的全面安全概念的需要。借助于故障安全通信的标准行规PROFIsafe,PROFINET既可用于标准应用,也可用于故障安全应用,一种处处可用的简单网络。直接可编程的安全逻辑采用标准工具来简化调试与编程。

PROFINET与过程自动化应用

  过程自动控制的需求将融入PROFINET标准,PROFINET不单设计可应用于工厂自动化场合,同时面对过程自动化应用。工业界针对工业以太网总线供电,及以太网应用在本质安全区域的问题的讨论正在形成标准或解决方案。PROFIBUS国际组织计划在2006年的时候会提出PROFINET进入过程自动化现场级应用的方案。

PROFINET可以通过代理服务器技术无缝集成现场总线PROFIBUS和其它的总线标准。今天,PROFIBUS是目前世界范围内唯一可覆盖从工厂自动化场合到过程自动化应用的现场总线标准。PROFINET集成PROFIBUS的现场总线解决方案是用于过程自  

动化领域的完美体验。

前进中的PROFINET

  客户需要的是一个整体的总线系统。PROFINET作为最新一代的工业以太网总线系统,正在以前所未有的速度进入现场级的应用。PROFIBUS国际组织的成员公司在2004年的汉诺威展览会上推出了大量的带有PROFINET接口的设备。例如:西门子推出大量带有PROFINET接口系列产品,包括SIMATIC S7-300和S7-400 PLC、SCALANCE系列光纤交换机、ET200S现场分布式I/O产品家族的设备。

 

前进中的PROFINET

  同时现有的PROFIBUS设备也可集成到PROFINET解决方案中。丰富的有源和无源网络部件、创建安全工业以太网的安全产品以及具有工业WLAN功能的无线通讯选件,使得PROFINET工业以太网总线系统的应用更加完美。


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