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2023-08-08
PROFINET技术概念解析+实例分享
【摘要】：图9-6 PROFINET通信协议模型根据设备连接到总线的方式来区分以下设备类型：1）PROFINET设备；2）PROFIBUS设备。
1.PROFINET环境中的设备
PROFINET环境中的设备是指：
1）自动化系统（例如PLC、PC）；
2）现场设备（如PLC、PC、液压设备、气动设备）以及有源网络组件（例如交换机、网关、路由器）。
图9-6 PROFINET通信协议模型
根据设备连接到总线的方式来区分以下设备类型：
1）PROFINET设备；
2）PROFIBUS设备。
2.PROFINET设备
一个PROFINET设备至少始终有一个PROFINET连接，还可以有一个PROFIBUS连接，并且可以作为具有代理功能的主站。
3.PROFIBUS设备
一个PROFIBUS设备至少有一个与电气（RS-485）或光纤接口的PROFIBUS连接。PROFI-BUS设备不能直接参与PROFINET通信，必须通过具有PROFINET连接的PROFIBUS主站或具有代理功能的工业以太网／PROFIBUS连接器（IE／PB连接器）才能实现。
对于PROFINET，需要的数据传输速率至少为100Mbit／s（快速以太网）全双工的工作模式。
4.PROFINET通信
PROFINET通信是通过工业以太网进行的，支持以下传输类型：
1）工程数据与对时间要求严格的数据（例如参数和组态数据、诊断数据、报警）的非周期性传输；
2）用户数据（例如过程值等）的周期性传输。
5.实时通信
当进行时间要求严格的I／O用户数据进行通信时，PROFINET将使用自己的实时通道，而不是TCP／IP方式。
6.关于实时和确定性描述
实时是指系统在定义的时间内处理外部事件。确定性是指系统以可预测（确定的）方式响应。PROFINET可以用作确定的实时网络，其功能如下：
1）在保证的时间间隔内传输对时间要求严格的数据；
2）可以准确确定（预测）进行数据传输的确切时间，这可确保使用其他标准协议的通信可以在同一网络中无故障进行。
7.存储转发
PROFINET网络使用存储转发方法时，交换机将存储消息帧，并将它们排成一个队列。这些消息帧随后将有选择性地转发给可访问已寻址节点的特定端口（存储转发），如图9-7所示。这种方法的优点在于不需要消息帧的节点或网络区域不必处理与其无关的数据。
图9-7 PROFINET上的存储转发
8.PROFINET设备的IP地址和子网掩码
PROFINET设备可以在PROFINET网络进行数据通信，需要对网络节点进行寻址，因此，PROFINET设备有网络上惟一的IP地址。IP地址包括：子网网络地址和设备节点地址。为区分PROFINET设备所在子网，使用子网掩码来映射网络地址和PROFINET设备地址。
9.DCOM
DCOM（分布式COM）是COM标准的扩展，用于超越设备限制的远程对象通信。DCOM在RPC上设置了一个协议，而该协议使用TCP／IP作为基础。利用对时间不敏感的DCOM数据（如过程数据、诊断数据、组态等）交换PROFINET CBA设备。
10.ERTEC增强的实时以太网控制器
11.MPI
多点接口（MPI）表示SIMATIC S7的编程设备接口。它允许一个或多个CPU同时操作多个节点。通过其惟一的地址（MPI地址）标识每个节点。
12.OLE
OLE即对象连接与嵌入（Object Linking and Embedding）。
13.OPC
OPC即用于过程控制的对象连接与嵌入（OLE for Process Control）。
14.OPC客户机
OPC客户机是通过OPC接口访问过程数据的用户程序。要访问过程数据，还必须通过OPC服务器。
15.OPC服务器
OPC服务器为OPC客户机提供了各种功能，客户机可利用这些功能通过工业以太网进行通信。
16.PROFIBUS-DP
使用DP协议且符合EN 50170的PROFIBUS。
17.PROFINET IO
作为PROFINET的一部分，PROFINET IO是用于实现模块化、分布式应用的通信概念。
18.PROFINET IO控制器
用于对连接的IO设备进行寻址的设备。这意味着IO控制器将与分配的现场设备交换输入和输出信号。IO控制器通常是运行自动化程序的控制器。
19.主站
如果主站拥有令牌，则该主站就可以将数据发送到其他节点并请求其他节点（活动节点）的数据。
20.从站
从站只能在主站请求与其交换数据后才交换数据。
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