PROFINET如何实现“一网到底”？

 

PROFINET - 开放式工业以太网标准
PROFINET是真正的、实时的、开放的工业以太网，它使用TCP/IP和IT标准，符合基于工业以太网的实时自动化体系，能够满足从现场层到管理层的所有应用需求，真正的实现一网到底的革命。
随着PROFINET技术的不断发展，尤其是集成网页功能，集成诊断功能，网络拓扑功能，快速启动功能及无线技术应用等等，可以极大地降低安装、工程和投运的成本，增加系统的灵活性。

  其实，PROFINET的网络一网到底这个概念，并不是指PROFINET协议贯穿网络从上到下，而是指以太网从上到下的连接，其中一致的网络接口，网络连接等等。但似乎与PROFINET的概念不符，其实PROFINET的外延很广，其实就包括网络安装（Networks install）。

   对于一个大系统，确实不需要处处“实时”。 通过PROFINET（或者工业以太网）的连接，实现实时在它应该出现的地方。

PROFINET的实时通信发生在PLC和分布式IO之间以及PLC之间，HMI和PLC的通讯依然采用传统的工业以太网的方式进行通讯。

 

      PROFINET是开放的标准的实时的工业以太网标准，基于工业以太网，其RT可以在1ms内刷新64个IO设备，其IRT可以在1ms内同步150个轴，且抖动精度小于1us。IO控制器可以最多连接256个IO设备，对于整个以太网网络节点是无限制的。而且IO控制器间可以实现实时的PROFINET CBA通讯，最小刷新时间为1ms。由于其开放性，通讯过程中不限制TCP/IP等非实时数据在同一根总线上进行传输，这样可以同时应用IT等服务，包括Web, Email等等，并且可以同时传输语音和视频等数据。节点安装简单，连接到交换机即可，这与办公室网络一样增加和减少设备十分方便。可以无缝集成已有的现场总线系统，例如PROFIBUS, ASi, Interbus等。PROFINET同时支持故障安全系统，通过ProfiSafe行规进行安全节点间的通讯。                            PROFINET是开放的标准的实时的工业以太网标准，基于工业以太网，其RT可以在1ms内刷新64个IO设备，其IRT可以在1ms内同步150个轴，且抖动精度小于1us。IO控制器可以最多连接256个IO设备，对于整个以太网网络节点是无限制的。而且IO控制器间可以实现实时的PROFINET CBA通讯，最小刷新时间为1ms。由于其开放性，通讯过程中不限制TCP/IP等非实时数据在同一根总线上进行传输，这样可以同时应用IT等服务，包括Web, Email等等，并且可以同时传输语音和视频等数据。节点安装简单，连接到交换机即可，这与办公室网络一样增加和减少设备十分方便。可以无缝集成已有的现场总线系统，例如PROFIBUS, ASi, Interbus等。PROFINET同时支持故障安全系统，通过ProfiSafe行规进行安全节点间的通讯。                           

PROFINET RT的使用，事实上，对于PROFINET RT不需要专用的交换机，而路由器在
PROFINET上是无法应用的。因为PROFINET使用精简的堆栈结构，IP地址是不存在
PROFINET的RT报文中。所以RT数据不需要路由。这一点，与其它厂家的现场总线不同。
由于其它厂商仍然借助TCP/IP或UDP/IP，对于交换机处理3层以上的开销大大增加，加
重了交换机的负荷，提高了交换机的成本。而对于PROFINET来说，交换机只要支持
IEEE802.1p的交换机都可以更好的支持PROFINET。这里使用“更好的”，言外之意，就
是哪怕你从市面上买来最便宜的交换机，都支持PROFINET。不过，为什么使用SCALANCE
X交换机，这是因为SCALACNE X不但支持IEEE802.1p，而且还支持TIA的组态和诊断。也
就是说全面支持PROFINET的交换机不仅仅是实时数据还包括集成诊断，例如SCALANCE
X208。
    PROFINET IRT却需要专用的交换机，这些交换机具有IRT ERETEC芯片。但是这个专用不
是仅仅西门子的交换机产品。只有集成该芯片的交换机，可以快速的实现时钟同步和信
号延时测量，普通交换机通过IEEE1588当网络负荷过重时无法完成这些功能。所以要想
支持PROFINET IRT必须需要专用的ERETEC芯片的交换机，例如SCALANCE X204IRT等。                           

像PROFIBUS一样，当我们使用普通的屏蔽双绞线在工业现场中应用过程中，总会存在各种各样的非正常通讯状态，主要原因普通的屏蔽双绞线的内阻，线间电容等参数无法与PROFIBUS规范匹配，这样抗干扰的能力下降，导致通讯不利的状况。PROFINET在使用过程中同样强烈推荐使用绿色网线和金属接头，这样可以降低上述问题的发生的概率，由于其屏蔽层与金属接头实现环状接触，且金属接头与设备外壳相接触，抗干扰能力显著增强。                           

 

西门子TIA自动化的通讯总线PROFINET和PROFIBUS开始共存，PROFINET不会取代PROFIBUS。
   PROFINET与PROFIBUS从狭义上讲，没有可比性。所以只能在广义上，对比两者在应用上的区别。
   PROFINET最突出的特点是它的实时性，从过程自动化到工厂自动化再到运动控制，其实时性可以满足各种各样的应用，PROFIBUS也可以实现上述的功能，不过在实时性较高的场合特别是在运动控制中，其性能与PROFINET无法相比，无法像PROFINET一样最小实时周期为250us，抖动小于1us的精度。
   PROFINET另外一个突出的特点是以太网，借用以太网，可以同时传输TCP或IT数据或者数据、语音、图像等数据，这是PROFIBUS所无法比拟的。而且由于在以太网中，诊断更加灵活，SNMP协议，HTTP协议都可以诊断PN设备，来获取诊断信息。从网络的任何一点，或者通过WLAN，随时随地访问你所需要连接的设备。另外，对于网络的扩展，PROFIBUS只能机械的增加OLM或Repeater等，而且增加的地点多为固定的，其缺点在设备增容时尤为体现。而PROFINET使用以太网的连接方式，加入交换机，插入网线连接即可。这与我们办公的局域网相似，需要增加设备的时候，只需要连接到交换机的端口即可。
基于上述原因西门子全新的S7-1200只匹配了PROFINET接口，PROFIBUS的连接只能通过IE/PB LINK PN IO进行无缝集成。

PROFINET推出的理念其中包括尽量减少用户的投资，这意味着用户在投资新项目或项目改造时，曾经在PROFIBUS应用的分布式IO例如ET200S, ET200Pro, ET200M等IO模块可以继续在PROFINET中使用，这由于仅仅通讯接口发生变化而已。
   另外，对于用户的开发和维护而言，继续使用Step7进行组态和诊断，编程几乎没有任何变化，这些都很好的节约了用户的投资。