PROFInet网络技术.pptx

PROFInet 01 工业以太网与PROFInet简介 03 PROFInet的基本通信方式 02 网络结构 04 PROFInet的优势 目录COMPANY PART01 工业以太网与PROFInet简介 工业以太网简介 工业以太网常见网络结构 工业以太网技术特点 兼容性好 适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作等问题 数据传输速率高 传输距离远 具有10 100M bits的自适应传输速率 传输距离最大可达150km 可以通过Internet对企业生产进行远程监控 实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接 实现企业管控一体化 抗干扰能力强 适应严酷的工业生产环境 快速的网络故障定位与诊断 PROFInet简介 针对工业应用需求 德国西门子于2001年发布了该协议 它是将原有的Profibus与互联网技术结合 形成了ProfiNet的网络方案 主要包括 基于组件对象模型 COM 的分布式自动化系统 规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间的开放 透明通信 提供了一个独立于制造商 包括设备层和系统层的系统模型 ProfiNet采用标准TCP IP十以太网作为连接介质 采用标准TCP IP协议加上应用层的RPC DCOM来完成节点间的通信和网络寻址 它可以同时挂接传统Profibus系统和新型的智能现场设备 现有的Profibus网段可以通过一个代理设备 proxy 连接到ProfiNet网络当中 使整Profibus设备和协议能够原封不动地在Pet中使用 传统的Profibus设备可通过代理proxy与ProFiNET上面的COM对象进行通信 并通过OLE自动化接口实现COM对象间的调用2000年底 PROFINET正式成为了IEC61158标准的第10种现场总线 PROFINET是一种基于工业以太网和IT标准的现场总线通信系统 具有比PROFIBUS更多的优点 因而在自动化控制领域中得到越来越广泛地应用 PART02 PROFInet网络结构 PROFInet网络结构 基于以太网技术的网络拓扑有多种形式 常见的有星形 树形 环形 典型代表是星型 线形网络最适合于在工业控制系统中使用 但传统以太网中很少有线形网络拓扑 PROFINet支持包括线形在内的所有网络拓扑形式 1 星形网络所有的站点连接到中央的偵号分配器 交换机 上 形成了星形结构网络 在星形网络中 单个站点出问题不会影响其他站点设备的使用 但中央的交换机出现故障会造成整个星形网络的瘫痪 星形拓扑 星形网络的主要优点是 增加或去除站点灵活 容易管理 监督和诊断网络 有源网络组建集中在一个地方 所以容易应对不利的环境因素 如温度 污染等 另外早独供电也容易头现 其主要缺点是 因为从交换机到各站点之间是一对一的物理连接 所以布线麻烦 成本高 PROFInet网络结构 2 线形网络在FCS中 最常用的网络拓扑形式是总线形 但以太网中没有纯粹的线形网络拓扑 线形网络结构的优点非常突出 比如布线成本最节省 网络安装简单 更换设备容易等 PROFINet借助于集成在各个设备中的交换机实现了线形网络结构 但PROFIBUS相比 PROFINet线形结构中的某个设备断电时 整个后面的网络就回瘫痪 所以它不适合用在各站点需要单独断点维护的工业控制系统中 另外当信息在线形网络中传递时 每经过一个交换机都会增加信号传输延迟时间 所以只有那些对时间要求不高的系统中才可使用线形网络 PROFINet线形网络拓扑结构 每个设备中都集成了交换机 PART03 PROFInet的基本通信方式 PROFInet的基本通信方式 实时RT Real time 通信和同步实时IRT通信 由于绝大多数工厂自动化应用场合对实时响应时间要求较高 为了能够满足自动化中的实时要求 PROFInet中规定了基于以太网层2的优化实时通信通道 该方案极大地减少了通信栈上占用的时间 提高了自动化数据刷新方面的性能 PROFInet不仅最小化了可编程控制器中的通信栈 而且对网络中传输数据也进行了优化 采用PROFInet通信标准 系统对实时应用的响应时间可以缩短到5 10ms PROFInet同时还支持高性能同步运动控制应用 在该应用场合PROFInet提供对100个节点响应时间低于1ms的同步实时 IRT 通信 该功能是由层2上内嵌的同步实时交换芯片ERTEC提供的 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 在任何场合下都提供对TCP IP通信的绝对支持 PROFInet设备能够根据通信要求选择合适的通信方式 在PROFInet设备的一个通信循环周期内 既包括IRT实时通信 又包括TCP IP标准通信 PROFInet通信技术在很多应用场合都能体现出其极大的优越性 工程实践表明 在同步运动控制场合采用PROFInet提供的IRT通信 系统性能将比采用现场总线方案提升近100倍 自动化领域 PROFInet是一种优越的通信技术 并已成功地应用于分布式智能控制 PROFInet为分布式自动化系统结构的实现开辟了新的前景 可以实现全厂工程彻底模块化 包括机械部件 电气 电子部件和应用软件 PROFInet支持各种形式的网络结构 使接线费用最小化 并保证高度的可用性 此外 特别设计的工业电缆和耐用的连接器满足EMC和温度要求并形成标准 保证了不同制造设备之间的兼容性 PROFInet不仅可以应用于分布式智能控制 而且还逐渐进入到过程自动化领域 在过程自动化领域 PROFInet针对工业以太网总线供电以及以太网本质在安全领域应用的问题正在形成标准或解决方案 采用PROFInet集成的Profibus现场总线可以为过程自动化工业提供优越的解决方案 采用PROFInet通讯技术 不仅可以集成Profibus现场设备 还可以通过代理服务器 Proxy 实现其它种类的现场总线网络的集成 采用这种统一的面对未来的设计概念 工厂内各部件都可以作为独立模块预先组装测试 然后在整个系统中轻松组装或在其他项目中重复使用 譬如对于一个汽车生产企业而言 PROFInet支持的实时解决方案完全可以满足车体车间 喷漆车间和组装部门等对响应时间的要求 在机械工程及发动机和变速箱生产环节中的车床同步等方面则可使用PROFInet的同步实时功能 PART04 PROFInet的优势 PROFInet的优势 高性能提升生产率 更高效 更经济 灵活实施理念 始终如一的开放性 PROFINET采用开放式标准 可实现独立于制造商的自动化解决方案 PROFINET是真正的工业以太网 这是从20世纪90年代以来在工业通信中确立的标准 随着各行业创新和产品生命周期的日益缩短 快速的响应时间和流程优化对于确保长期竞争力至关重要 凭借其在工厂结构和生产过程中的最大灵活性 PROFINET可实现创新性机器与工厂解决方案 也可以在相对难以访问的位置集成移动设备 不断上涨的原材料价格和不断更新的环境法规促使全球企业必须更经济有效地使用其资源 尤其是生产 PROFINET是解决之道 简单的工程设计可加速调试 可靠的设备可提高工厂可用性 此外 全面的诊断和维护解决方案有助于将工厂停机时间和维护成本降至最低 性能和精度决定了市场的成功 精确的运动控制 动态驱动性能 高速控制器以及设备的确定性同步是实现卓越生产的关键因素 PROFINET的性能优势可提供足够实力 满足目前及未来需求 不断提高生产率 始终如一的开放性 1丶采用统一标准实施一致的端到端通信凭其优秀的开放性 PROFINET可实现统一的机器 工厂自动化网络 连接自动化设备和标准以太网设备 2丶不同制造商组件的连通性和互操作性无论自动化解决方案使用何种组件 PROFINET都可实现独立于控制器类型和其他节点的配置 3丶简便集成现有系统PROFINET保护既有PROFIBUS投资 譬如 您可以通过更换接口模块并调整组态 方便的将一个ET200SP控制器转换为PROFINET接口 或者通过IE PBLINKPNIO无缝集成整个PROFIBUS网络到4丶4丶PROFINET 使用PROFINET标准web服务PROFINET为真正的工业以太网 支持TCP IP 并可使用web技术 如访问现场设备的集成web服务器 从而显著简化调试和诊断工作 考虑到安全机制 还可引入全新远程维护解决方案 甚至是快速生产切换 阔步实施数字化企业转型 5丶PROFINET 可持续性创新通过PROFINET 可实现确定性响应 微秒级硬实时能力和集成诊断功能 是工业4 0通信的理想基础 同时 PROFINET还可与OPCUA等前沿标准完美协同 完全符合IEEE标准 客户将显著受益于工业以太网就带宽 速度 安全性和性能方面的所有进一步发展 PROFINET属于一种既定标准 IEC61158 61784 灵活实施的理念 1丶基于无线通信的全新应用领域通过工业无线局域网 可显著降低维护成本 提高可靠性 提供方便的高性能通信 只有PROFINET可以集安全性与IWLAN于一身 通过使用IWLAN 工厂操作员可通过SIMATIC移动式面板获得更大的移动自由度 应用广泛 安全性高 2丶集成PROFIsafe的PROFINET确保工厂和设备安全基于PROFIsafe的安全通信能够可靠保护人员 环境和工厂 无需专用网络部件 可不受限制地使用标准交换机和网关 可以利用现有网络基础设施 无需单独布线或额外安全控制装置 此外 可以通过工业无线局域网 IWLAN 实现故障安全通信 3丶PROFINET通信网络可确保设备和工厂最佳规划除总线拓扑外 PROFINET还支持星形 树形和环形拓扑 从而提供高度的灵活性 PROFINET网络安装无需专业知识 满足所有工业环境要求 并且无需任何附加措施 后续还可扩展 如 SCALANCE网络部件通过安全VPN连接访问机器和系统 实现远程维护 4丶可扩展通过PROFINET 即使在运行期间 也可根据需要扩展网络基础设施 PPT模板下载 更高效丶更经济 1丶采用单根电缆即可进行设备和工厂通信 PROFINET通过一根电缆即可提供诸多功能 机器数据和标准IT数据一起运行 通过减少布线和培训成本 节省集成时间及成本 2丶采用PROFINET进行诊断 方便 快速 可靠 可从设备中读取大量诊断数据 快速定位故障 通过HTML网站进行PROFINET设备本地和远程维护 3丶通过集成PROFIenergy行规实现节能 PROFIenergy能够协同集中关闭不使用的单个设备或整个生产单元 从而可在生产暂停时节省能源 提高工厂效率 4丶快速可靠地构建工业通信网络 采用FastConnect系统 无需专业知识 即可在短时间内顺利构建PROFINET工业网络 5丶PROFINET优化了更换设备时的流程 更换PROFINET设备时 I O控制器会检测新设备并自动分配其名称 6丶可靠的数据传输 现场设备中使用交换机能防止某段网络中的故障影响整个工厂网络 PROFINET支持光纤 尤其是在对电磁干扰非常敏感的区域使用 PPT模板下载 高性能提升生产率 1丶高性能应用的最大生产力 快速运动控制应用需要高速数据交换 PROFINET循环时间短 可显著提高机器和工厂效率化 配合西门子驱动技术 可为机器提供需要的速度以及最佳精度 结合西门子SINAMICS驱动技术 可确保设备以需要的速度运行 同时还最大限度地提高精度 此外 采用PROFINET 还可配置节点以满足任何要求 实现最佳利用带宽和控制器性能 2丶精准确定的数据交换 PROFINET是确定性的通信 小于1微秒的抖动时间确保产品的高质量 3丶通过PROFINET可实现高度复杂的设备 系统和工厂 采用PROFINET 一个SIMATIC控制器便可管理多达512台设备 智能设备等机械装置允许分层控制器结构的简单配置 因此 PROFINET也可轻松实现大型网络结构 4丶快速高效的数据通信 PROFINET数据传输速率远高于传统现场总线 可在不影响I O数据传输的情