PROFINET總線技術(shù)基礎(chǔ).ppt

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1、PROFINET總線技術(shù)基礎(chǔ),1 工業(yè)以太網(wǎng) 2 PROFINET基礎(chǔ) 3 PROFINET的通信技術(shù) 4 PROFINET的種類 5 PROFINET IO的組態(tài),第一節(jié) 工業(yè)以太網(wǎng),概述 技術(shù)特點(diǎn) 傳輸介質(zhì)和連接器,一、概述 工業(yè)以太網(wǎng)(Industrial Ethernet)是西門子公司提出的一種基于以太網(wǎng)的工業(yè)通訊模式，它遵循國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3。 工業(yè)以太網(wǎng)和局域網(wǎng)都是采用TCP/IP協(xié)議，因而可以直接和局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)互連，便于共享網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，可以用IE瀏覽器訪問終端數(shù)據(jù)。,常見網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),常見網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),二、技術(shù)特點(diǎn) 兼容性好，適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設(shè)備的兼容和互操作

2、等問題。 數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)，具有10100M/bits的自適應(yīng)傳輸速率，傳輸距離最大可達(dá)150km。 可以通過Internet對企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化。 抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)嚴(yán)酷的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。 快速的網(wǎng)絡(luò)故障定位與診斷。,三、傳輸介質(zhì)和連接器 目前采用多芯雙絞線作為短距離信息傳輸，無線作為中距離信息傳輸，光纖作為遠(yuǎn)距離信息傳輸。 多芯雙絞線常用的有8芯、4芯兩種，使用RJ45(俗稱水晶頭)連接器作接線端子。RJ45有8芯和4芯兩種。,1、8芯雙絞線和連接器,RJ45的安裝方法,2、4芯雙絞線和連接器,RJ45的安裝方法

3、,,1-橙白 2-橙 3-綠白 6-綠,3、檢查,第二節(jié) PROFINET基礎(chǔ),概述 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 傳輸介質(zhì)和連接器 PROFINET與PROFIBUS的比較,一、概述 PROFIBUS國際組織于1999年開始研發(fā)新一代總線系統(tǒng)PROFINET。因全球知名的自動(dòng)化設(shè)備制造商的支持，2000年底，PROFINET正式成為了IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的第10種現(xiàn)場總線。 PROFINET是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)和IT標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場 總線通信系統(tǒng)，具有比PROFIBUS更多的優(yōu)點(diǎn)，因而在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中得到越來越廣泛地應(yīng)用。,二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),要求使用帶有交換功能的設(shè)備！,三、傳輸介質(zhì)和連接器 1、傳輸介質(zhì) 目前P

4、ROFINET支持百兆以太網(wǎng)100BASE-TX，采用兩對雙絞屏蔽線(GP22系列)作為短距離信號(hào)傳輸。,IE FC電纜GP22型系列,GP22 A型,黃色/橙色用于發(fā)送信號(hào)，白色/藍(lán)色用于接收信號(hào)。,2、連接器,,RJ45連接器 M12連接器 混合連接器,RJ45連接器,IP20防護(hù)FC型(工業(yè)中常用),IP20防護(hù)普通型,IP67防護(hù)型,,,,M12連接器(4芯),A型,B型,D型,混合連接器 可同時(shí)進(jìn)行通信和24V供電。,電纜與連接器的連接方法,四、PROFINET與PROFIBUS的比較,第三節(jié) PROFINET的通信技術(shù),通信協(xié)議模型 通信等級(jí) 通信通道模型 等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信,一、

5、通信協(xié)議模型,二、通信等級(jí),IT服務(wù)，TCP/IP,SRT,IRT,TCP/IP用于對通訊速率要求不高的數(shù)據(jù)傳輸。如設(shè)備組態(tài)、設(shè)置參數(shù)和下載上傳程序、低精度過程控制、低精度運(yùn)動(dòng)控制等。 軟實(shí)時(shí)(SRT)技術(shù)用于對通訊速率要求較高的數(shù)據(jù)傳輸。如高精度過程控制、中精度的運(yùn)動(dòng)控制等。 等時(shí)同步實(shí)時(shí)(IRT)技術(shù)用于對通訊速率要求高的數(shù)據(jù)傳輸。如高精度的運(yùn)動(dòng)控制等。,三、通信通道模型,IT的應(yīng)用協(xié)議用于設(shè)備的參數(shù)化、診斷數(shù)據(jù)讀取。 實(shí)時(shí)SRT用于高性能的數(shù)據(jù)通信。 等時(shí)通信IRT用于抖動(dòng)時(shí)間小于1us的等時(shí)模式。 RTC1適合于周期性數(shù)據(jù)傳輸，可滿足大部分工廠自動(dòng)化的應(yīng)用要求。 RTC2/RTC3需要

6、特殊的硬件支持，分別用于實(shí)現(xiàn)高性能的控制任務(wù)和運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。,四、等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信(IRT) 高精度的運(yùn)動(dòng)控制要求循環(huán)刷新時(shí)間小于1ms,循環(huán)周期的抖動(dòng)時(shí)間不大于1us。因此，PROFINET在通信協(xié)議中定義了基于時(shí)間間隔的傳輸方法IRT。 IRT通訊方式可以使參與控制的網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘準(zhǔn)確同步，以便使各節(jié)點(diǎn)上的控制功能可以按一定的時(shí)序協(xié)調(diào)動(dòng)作。,第四節(jié) PROFINET的種類,PROFINET IO PROFINET CBA,一、PROFINET IO 1、簡介 用于分布式I/O自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其工作性質(zhì)類似于PROFIBUSDP。傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等裝置連接到I/O設(shè)備上，通過I/

7、O設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)中還有對I/O設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的I/O控制器和I/O監(jiān)視器。 PROFINET IO支持實(shí)時(shí)通信(RT)和等時(shí)同步通信(IRT)工作模式。數(shù)據(jù)傳輸速率高于PROFIBUSDP。,2、系統(tǒng)基本組成,IO控制器：讀寫I/O設(shè)備的過程數(shù)據(jù)，接收I/O設(shè)備的報(bào)警診斷信息，執(zhí)行自動(dòng)化控制程序。 IO監(jiān)視器：讀寫I/O控制器的數(shù)據(jù)，上位機(jī)可編寫、上傳、下載、調(diào)試控制器的程序，上位機(jī)、HMI可對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控。 IO設(shè)備：連接現(xiàn)場分散的檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳遞現(xiàn)場采集的各類數(shù)據(jù)，傳遞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令。,I/O控制器、I/O監(jiān)視器、I/O設(shè)備都是PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)！,3、

8、組態(tài)要求 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須分配設(shè)備名稱。設(shè)備名稱必須符合要求。例如：CPU314C分配名稱為PLC01，人機(jī)界面分配名稱為HMI02。 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須分配IP地址，各IP地址要在同一網(wǎng)段內(nèi)。例如：HMI的IP地址為255.255.255.1.2，CPU314C的IP地址為255.255.255.1.3。 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)掩碼相同。例如：255.255.255.0。 如果節(jié)點(diǎn)之間采用通信報(bào)文方式傳輸數(shù)據(jù)，必須建立通訊伙伴關(guān)系。,設(shè)備名稱要求(適用于STEP7 V5.5版本)： 名稱總長度不得超過127個(gè)字符，名稱如果用句點(diǎn)分段，句點(diǎn)之間的字符串長度不得超過63個(gè)。 不得使用諸如元音變音、括號(hào)、

9、下劃線、斜線、空格等符號(hào)。 可以使用字母、數(shù)字、短劃線和句點(diǎn)。 不得以“-”或“.”開頭或結(jié)束，不得以數(shù)字開始。 名稱格式不得為n.n.n.n (n = 0...999)，不得以字符串port-xyz-(x，y，z = 0...9)開頭。,二、PROFINET CBA(Commponent-Based Automation) 1、簡介 把典型的控制環(huán)節(jié)做成標(biāo)準(zhǔn)組件，這些標(biāo)準(zhǔn)組件可以完成不同的標(biāo)準(zhǔn)控制任務(wù)。一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù)，可以分解成若干個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)。 從中選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)組件連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對這些標(biāo)準(zhǔn)組件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，就能完成一個(gè)復(fù)雜的控制任務(wù)。PROFINET CBA就是模塊化的現(xiàn)

10、場總線網(wǎng)絡(luò)，它特別適用于大型控制系統(tǒng)。 通信速率略低于PROFINET IO。,2、系統(tǒng)基本組成,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件是由控制器、分布式I/O設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組合而成。,3、特點(diǎn) 減少了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作量。 模塊化的組件具有高度的獨(dú)立性和完整性，減少了系統(tǒng)的調(diào)試工作量。 簡化了系統(tǒng)的維護(hù)工作量。,4、使用要求 標(biāo)準(zhǔn)組件通常由設(shè)備制造商提供，采用標(biāo)準(zhǔn)化的PCD(Profinet Component Description)文件描述。PCD文件應(yīng)用XML生成并存儲(chǔ)。硬件組態(tài)時(shí)需要這個(gè)文件。 為了完成某個(gè)特殊任務(wù)，需要設(shè)計(jì)者創(chuàng)建組件，并生成PCD文件。,第五節(jié) PROFINET IO的組

11、態(tài),系統(tǒng)組成 任務(wù)要求 硬件電路 組態(tài)過程 程序編寫 仿真調(diào)試,一、系統(tǒng)組成,I/O控制器選用S7-300系列的CPU314C-2PN/DP，該型號(hào)是緊湊型PLC，自帶24個(gè)數(shù)字量輸入端口，16個(gè)數(shù)字量輸出端口，5個(gè)模擬量輸入端口，2個(gè)模擬量輸出端口，2個(gè)PROFINET接口，1個(gè)MPI/DP接口。訂貨號(hào)：6ES7 314-6EH04-0AB0。 PS307-5A是電源，訂貨號(hào)：6ES7 307-1EA01-0AA0。 選用的I/O設(shè)備ET200S是機(jī)架式模塊化結(jié)構(gòu)，由通訊模塊、電源模塊和數(shù)字量輸入/輸出模塊組成。,通訊模塊IM151-3的訂貨號(hào)：6ES7 151-3BA23-0AB0。 電源

12、模塊PM-E的訂貨號(hào)：6ES7 138-4CA50-0AB0。兩個(gè)電源分別給數(shù)字量輸入和輸出模塊供電。 數(shù)字量輸入模塊ET200S-2DI，有兩個(gè)24V直流輸入端口。訂貨號(hào)：6ES7 131-4BB01-0AB0。 數(shù)字量輸出模塊ET200S-2DO，有兩個(gè)24V/0.5A直流輸出端口。訂貨號(hào)：6ES7 132-4BB01-0AB0。,二、任務(wù)要求 CPU314C-2PN/DP外接按鈕SB11和SB12，當(dāng)按下SB11時(shí)，ET200S的輸出端口外接指示燈HL21以1HZ頻率閃爍。當(dāng)按下SB12時(shí)，HL21滅。 ET200S的輸入端口外接按鈕SB21和SB22，當(dāng)按下SB21時(shí)，CPU314C-

13、2PN/DP的輸出端口外接指示燈HL11以2HZ頻率閃爍。當(dāng)按下SB22時(shí)，HL11滅。,三、硬件電路,四、組態(tài)過程 第一步組態(tài)I/O控制器。 第二步組態(tài)PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)。 第三步組態(tài)I/O設(shè)備。,組態(tài)I/O控制器,,雙擊,,組態(tài)PROFINET IO網(wǎng)絡(luò),,雙擊,,更名,單擊,,分配IP地址,單擊,,更改網(wǎng)絡(luò)名稱,單擊,組態(tài)PROFINET IO網(wǎng)絡(luò),組態(tài)I/O設(shè)備,選中并拖拽到線上,,,,選中,選中后雙擊,,,,組態(tài)I/O設(shè)備,,雙擊,,更改設(shè)備名稱,單擊后更改IP地址,,單擊,五、程序編寫 端口分配,六、仿真調(diào)試,,復(fù)習(xí)題,PROFINET的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有哪幾種？ PROFINET專用的雙絞屏蔽線中，哪些顏色的線用于發(fā)送信號(hào)？哪些顏色的線用于接收信號(hào)？ PROFINET專用的連接器有哪幾種？ PROFINET采用什么類型的數(shù)據(jù)傳輸方式？有哪幾種通信等級(jí)？有哪幾個(gè)通信種類？ 簡述PROFINET的等時(shí)同步實(shí)時(shí)通信。,復(fù)習(xí)題,組態(tài)PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)有哪些要求？ 簡述組態(tài)PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)的步驟。,