编写profinet工业以太网通信测试程序
工业机器人最常见的工业网络通讯总线ProfiNet！
工业机器人最常见的工业网络通讯总线ProfiNet！由于最近项目过程中，采用的是工业以太网通讯总线，所以在这把自己准备的资料给大家研讨以下。
ProfiNet （工业以太网）•工业以太网是基于 TCP/IP 的工业通讯系统•可按名称分配地址•实现开放式和分配式的自动化•凭借现场总线和以太网实现全面通讯•可实现现场层面直至主控层面的通讯•可实现实时通讯ProfiNet IO 的基础数据交换按主从原理（设备控制器）来进行。
工业以太网输入/ 输出端使用下列类型器材：•管理器：可为编程器或工业用电脑。
•管理器与控制器均可访问所有工艺数据和参数数据。
•控制器：属于设备所有组件的上级控制装置。
（例如：KR C4）•从属装置：属于接受控制器操作和监控的现场设备（例如：输入 / 输出板卡）。
一个从属装置由多个模块和子模块组成。
一个从属装置允许拥有多个控制器（主机）。
ProfiNet IO 变型ProfiNet IO （工业以太网输入 / 输出端）•工业以太网输入 / 输出端使得分散现场装置（输入 / 输出装置，例如：信号处理板卡）可直接接入工业以太网。
•利用实时通讯功能传输业务数据•利用 TCP/IP 进行配置和诊断•输入 / 输出端管理器可服务于 HMI 和诊断功能ProfiNet IO 通讯模式输入 / 输出控制器与输入 / 输出装置之间借助下列信道传输数据。
•通过实时信道传输循环业务数据和警报•通过标准信道的 TCP/IP 及 / 或 UDP/IP 执行参数设置、配置或诊断其他主要数据：•每种工业以太网协议可最多传输 1440 字节的业务数据。
•借助 KR C4 里现有的 ProfiNet-Stack 可操控多达 256 个从属装置。
ProfiNet 实时•实时应用程序通常并非同步运行•应用程序、数据传输和现场装置具有不同的处理周期•周期时间和图像跳动均很不精确。
ProfiNet 实时同步•节拍同步式数据传输•应用程序、数据传输和仪器工作周期保持同步•周期时间 <1ms，图像跳动精度>1ms，图像跳动精度><>•为此需使用特殊型板卡•典型的应用领域是运动控制。
S7-300 PROFINET IO 通信快速入门(更新版)
PROFINET IO Communication based on S7-300
Getting Started
Edition （2008-01）
SIEMENS A&D CS
摘 要 通过 PROFINET，分布式现场设备(如现场 IO 设备，例如信号模板)可直接连接到工业 以太网，与 PLC(IO 控制器)等设备通讯。本文举例一个 PN IO 控制器 (CPU315-2PN/DP) 和 PN IO 设备 (ET200S) 实现 PROFINET IO 实时通讯。通过一步一步的组态，给读者一个清 晰的组态 PROFINET IO 通讯的实现方法。 关键字 PROFINET, PROFINET IO 通讯, 工业以太网, IO Supervisor, IO 控制器, IO 设备, SCALANCE 交换机, Step7 Key words PROFINET, PROFINET IO Communication, IE, IO Supervisor, IO Controller, IO Device, SCLANCE Switch, Step7
A&D Service & Support
Page 5-56
3 PN IO 组态
PROFINET IO的IO现场设备在PROFINET上有着相同的等级，在网络组态时分配给一个IO控 制器。现场IO设备的文件描述定义在GSD(XML)文件。
GSD
STEP7 / HW-Config
IO controller
版本 SP2 V5.4 SP2 or high
4 PN IO 的组态步骤
4.1 打开 Step7 软件 在桌面上选择 Step7 图标 SIMATIC Manager，并双击。
编写profinet工业以太网通信测试程序
工业以太网概述 ——Ethernet应用于工业现场的关键技术
知识准备
•工业以太网概述 …………………………7 •工业以太网设备…………………………14 •ProfiNet的结构和功能…………………18 •西门子工业以太网网线制作……………28 •CP 243-1以太网模块……………………31
工业以太网概述 ——什么是工业以太网
工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上 与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容。
学习目标
•知识目标…………………………4 •技能目标…………………………5
知识目标
通过本项目的学习，让学员： 知道以太网及工业以太网的区别； 熟悉ProfiNet工业以太网的系统配置方法； 了解S7-200的ProfiNet工业以太网解决方案。
技能目标
通过本项目的学习，让学员： 能够正确安装ProfiNet工业以太网络设备； 配置ProfiNet工业以太网络设备参数； 编写ProfiNet工业以太网通信测试程序； 诊断ProfiNet工业以太网络故障。
通信确定性与实时性——工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点 在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信 号的确定性。
稳定性与可靠性——在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、 可恢复性及可维护性。
安全性——工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安 全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、 过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更 高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率。
《工业控制网络与通信》第6章 PROFINET工业以太网及应用
➢ OPC-DX定义了不同厂商的设备和不同类型控制系统之间没有严格时间要求的用户 数据的高层交换，例如PROFINET和Ethernet/IP之间的数据交换。
➢ OPC-DX特别适合用于需要集成不同制造商的设备、控制系统和软件的场合。通过
OLE for process control， object linking and
PROFINET CBA
➢ PROFINET CBA，Component Based Automation，基于组件的自动化，经由TCP/IP， 以组件为基础的、模块化的分布式通信网络。
➢ 把大的控制系统分成不同功能、分布式、智能的小控制系统，把典型的控制环节做成标 准组件，使用COM/COM++组件自动化技术生成功能组件，利用IMAP工具软件连接各 个组件组成通信，来进行设备参数赋值、读取诊断数据、建立组态和交换用户数据等。
基于组件的集成
用户可以通过定义一个总线专用的组件接口（用于该总线的数据传输）映像， 来集成多种现场总线系统。这种方法方便了原有各种现场总线与PROFINET 的连接，能够较好地保护用户对现有现场总线系统的投资。
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PROFINET工业以太网及应用
1. PROFINET概述 2. PROFINET通信
➢ 在整个工厂内实现统一的网络构架，实现“E网到底”。
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6.1.2 PROFINET的技术特点
➢ 设备的功能是通过对组件进行特定的编程来完成的，同类设备具有相同 的内置组件，对外提供相同的COM接口，为不同家的设备之间提供了良 好的互换性和互操作性。
➢ 采用标准以太网和TCP/IP协议族，再加上应用层的DCOM来完成节点之 间的通信和网络寻址。
OPC-DX，对多制造商设备组成的系统，使用相同的数据访问方式。
西门子工业以太网通讯51733
附件4 西门子工业以太网通讯一、测试知识点CP343-1 IT模块的应用二、测试实验1. 实验名称IT技术在西门子工业以太网的应用2.实验目的通过自建得西门子监控网站，通过交换机在不同的个人电脑上监控PLC的实时数据以及变量Speed(速度)、Temp(温度)、Level(液位)的变化。
3.实验案例（1）实验需求：1、硬件：电源模块PS307 5A（1块）CPU313C-2 DP（1块）CP343-1 IT（1块）电气链路模块ELM（1块）数据通讯MPI线缆2、软件：STEP7 V5.3JDK 1.4.2（JA V A开发工具包）IE 6.0系统结构框图如下：百兆网线DC24V电源线（2）实验内容和步骤：1）硬件组态：Step7中的硬件组态，配置CP343-1 IT模块。
2）Step7中添加符号表，3）PLC控制程序的编写。
PLC控制程序要求将三个符号变量Speed(速度)、Temp(温度)、Level(液位)在一个给定的范围内按指定的阶跃量周期变化。
4）IE监控界面的预览如下图附件5 远程I/O的PROFIBUS通讯一、测试知识点S7300与ET200M的连接二、测试实验1.实验名称S7300与ET200M通过PROFIBUS的通信2.实验目的了解远程I/O（ET200M）的应用。
3. 实验案例（1）实验设备及连接硬件：1）313C-2DP一块2）ET200M一块3）SM374调试模块一块4）Profibus电缆一根，带有3个DP头（连接时注意连接的两端打至ON，其余都为OFF）。
软件：1）STEP 7 V5.2 SP1硬件连接：将电源与相关模块的电源相接，实验台上相关输入输出口连接。
PROFIBUS 线按照规定连接。
（2）系统硬件组态1）打开Sept7，然后新建一个工程，插入一个300站。
插入300CPU模块时，需要选择新加入一个Profibus网络，默认选择DP的地址为2。
2) ET200M从站组态，需要注意的是DP地址选择一个与主站不同的地址。
工业通信中的Profinet技术
工业通信中的Profinet技术工业通信是指在工业环境中实现设备之间的数据交换和通信传输的技术。
在工业领域中，数据的快速、可靠和安全传输对于生产过程的控制和监测至关重要。
Profinet技术作为一种先进的工业通信协议，已经得到了广泛应用。
一、Profinet技术简介Profinet（Process Field Net）是由西门子公司推出的工业通信技术，是基于以太网的通信协议。
它使用常见的以太网硬件和TCP/IP协议，能够提供快速、可靠的实时通信。
Profinet技术结构灵活，可适用于各种工业环境和自动化应用。
它支持多种通信模式，包括实时通信、非实时通信和工程信息通信。
二、Profinet技术的特点1. 高性能：Profinet技术采用了实时性能优化和网络管理机制，能够实现微秒级的通信响应时间。
这对于工业自动化过程中的实时控制非常重要。
2. 可靠性：Profinet技术能够提供可靠的通信连接和数据传输，通过冗余机制和网络监测，能够保证数据的完整性和稳定性。
这使得在高噪声、干扰和故障环境下，Profinet仍然能够保持稳定的通信。
3. 灵活性：Profinet技术支持多种拓扑结构和网络配置方式，可以适应各种工业应用场景。
它可以与现有的工业以太网、PROFIBUS和其他自动化系统集成，提供灵活的扩展和迁移路径。
4. 安全性：Profinet技术提供了各种安全功能和机制，包括数据加密、访问控制和身份验证。
工业网络中的数据可以被安全地传输和存储，防止机密信息泄露和非法访问。
三、Profinet技术的应用1. 工业自动化：Profinet技术广泛应用于工业自动化领域，用于设备控制和监测。
它可以连接各种工业设备和传感器，实现实时数据的采集和处理。
2. 机器人控制：Profinet技术可用于机器人系统中的高速通信和数据交换。
它可以实现机器人的准确控制和协调运动，提高生产效率和质量。
3. 过程控制：Profinet技术在化工、制药和能源行业中得到广泛应用。
通过工业以太网OPEN IE的通信方式怎样编写UDP连接的通信程序
通过 S7-300 或 S7-400 CPU 集成工业以太网接口以 OPEN IE 的通信方式，怎样编写通讯块 FB67,FB68,FB65 和 FB66 实现 UDP 连接的通信程序？描述：可以通过集成的 PROFINET 接口使用 OPEN IE 的通信方式进行数据交换，下列通信协议支持数据交换：• TCP• ISO-on-TCP• UDP通过工业以太网 OPEN IE 通信方式下的UDP 协议进行数据交换，需要使用以下程序块。
• FB65 "TCON" 用于连接端点• FB66 "TDISCON" 用于断开端点• FB67 "TUSEND" 用于发送数据• FB68 "TURCV" 用于接收数据这些通信功能块可以在函数库 Standard Library -> Communication Blocks中找到. 用于连接 UDP 端点的参数存储于一个数据结构体中。
在这个例子中，数据结构体 UDT65 "TCON_PAR" 将被使用，用户将对这个数据结构体进行参数化。
不需要在 NetPro 中配置通信连接。
Note:通过工业以太网 OPEN IE 通信方式得到详细信息可以参考手册"System Software for S7-300/400 System and Standard Functions"，登陆条目ID: 1214574.示例程序的描述S7 程序中包括 FB65 "TCON" 的调用及带有 UDP 连接端点参数的数据结构体 UDT65"TCON_PAR"。
S7 程序中还包含函数库 Standard Library -> Communication Blocks 中函数 FB67 "TUSEND" and FB68 "TURCV" 的调用，The FB67 "TUSEND" 用于将数据发送给一个 S7 站，一个PC 站或第三方系统。
S和KUK机器人PROFINET通讯组态编程
S和K U K机器人P R O F I N E T通讯组态编程集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]1.第一步：在博途新建项目,添加CPU1214C。
2. 2第二步：安装KUKA机器人GSD文件3. 3第三步：在硬件目录选中“”硬件组件。
4.4第四步：把选中的硬件组件拖放到网络视图编辑区。
5.5第五步：为CPU1214C添加PROFINET子网，并设置IP地址。
6.6第六步：将KUKA硬件组件分配到PROFINET子网，点击“未分配”。
7.7第七步：选中KUKA网络接口，点击鼠标左键，在以太网地址对话框设置IP地址为和PROFINET I/O设备名称为KRC4。
8.8第八步：进入KUKA设备视图删除64个I/O安全模块和256个I/O模块。
9.9第九步：重新添加I/O模块，将64个I/O模块添加到模块列表，之后编译下载硬件组态。
10.10第十步：双击“WORK VISUAL”图标，打开KUKA机器人设置软件。
11.11第十一步：在项目浏览器中选择“KRC4”项目模板12.12第十二步：在项目结构选中“控制器”点击鼠标右键，选择“设为激活控制器”13.13第十三步：选择对应的固件版本，点击“OK”按钮14.第十四步：在项目结构选中“总线结构”点击鼠标右击，添加PROFINET总线组件15.第十五步：在项目结构选中“PROFINET”点击鼠标右击，添加PROFINET I/O设备。
16.第十六步：双击“”设置KUKA总线IP地址为和设备名称为“KRC4”,确保与PLC组态的名称一致。
17.第十七步：将KUKA输入端口映射到PROFINET I/O地址18.第十八步：将KUKA输出端口映射到PROFINET I/O地址19.第十九步：下图是KUKA机器人输入和输出端口已映射完成的画面20.第二十步：点击“安装”按钮将配置下载到控制器。
21.第二十一步：点击“生成代码”按钮22.第二十二步：下图是机器人和S71200的输入和输出地址对应。
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产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时 性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满 足工业现场的需要。
工业以太网概述 ——工业以太网产生的背景
过去十几年中，现场总线是工厂自动化和过程自动化领域中现场级通信 系统的主流解决方案。但随着自动化控制系统的不断进步和发展，传统现 场总线技术已难以满足用户不断增长需求。
项目3：ProfiNet系统搭建、组态、测试及故障诊断
•学习目标…………………………………3 •知识准备…………………………………6 •任务3-1…………………………………34 •任务3-2…………………………………70 •任务3-3…………………………………93 •任务3-4 ………………………………112 •任务3-5 ………………………………144 •任务3-6 ………………………………174 •自我评估………………………………198
基于这种需求，以太网技术开始逐渐从工厂和企业信息管理层向底层渗 透，广泛应用于工厂控制级通信。在自动化世界中使用以太网解决方案显 著优势：统一架构、集成通信以及强大服务和诊断功能。从目前工业自动 化控制领域情况来看，以太网技术取代现场总线是工业控制网络发展的必 然趋势。
工业以太网概述 ——Ethernet应用于工业现场的关键技术
HSE是以太网协议IEEE 802.3，TCP/IP协议族与FF Ill的结合体。FF现场 总线基金会明确将HSE定位于实现控制网络与Internet的集成。
HSE采用星行构架，并采用交换器连接FF的现场总线装置，实现无缝操 作。
其中的交换机还有防火墙作用，能有效抵抗干扰。此种以太网最重要的 优点是实现了各种级别的冗余功能，保证了网络的可靠性。
学习目标
•知识目标…………………………4 •技能目标…………………………5
知识目标
通过本项目的学习，让学员： 知道以太网及工业以太网的区别； 熟悉ProfiNet工业以太网的系统配置方法； 了解S7-200的ProfiNet工业以太网解决方案。
技能目标
通过本项目的学习，让学员： 能够正确安装ProfiNet工业以太网络设备； 配置ProfiNet工业以太网络设备参数； 编写ProfiNet工业以太网通信测试程序； 诊断ProfiNet工业以太网络故障。
其通信模型的低层采用Ethernet TCP/IP协议，用户层和应用层则可由现 场总线和HSE共用。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 4/4
（4）Ethernet/IP
这是由ODVA（Open Devicenet Vendors Asso-cation）和ControlNet International两大工业组织推出的。Ethernet/IP工业以太网采用有源交换器， 用来实现现场总线及其设备与以太网的无缝连接。
施耐德公司已经为Mod-bus注册了502端口，这样就可以将实 时数据嵌人到网页中，通过在设备中嵌入Web服务器，就可以 将Web浏览器作为设备的操作终端。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 2/4
（2）ProfiNet
ProfiNet是Process Field Net的缩写，它是Profibus客户、生产商与系统集成 联盟协会推出的在Profibus与以太网间全开放的通信协议。由于西门子倡导 保护过去投资，故其ProfiNet的推出充分考虑了与Profibus的兼容性，实现了 两者的无缝连接。而在通信模型中，ProfiNet最大的特点是在其用户层是基 于组件的，而依靠工程设计模型实现了组件的连接，从而系统中便可接入 多个供应商的设备。
ProfiNet主要包含以下3个方面的技术：
• 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。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 3/4
（3）HSE
基金会现场总线FF于2000年发布Ethernet规范，称HSE（High Speed Ethernet）。
通信确定性与实时性——工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点 在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信 号的确定性。
稳定性与可靠性——在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、 可恢复性及可维护性。
安全性——工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安 全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、 过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更 高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率。
总线供电问题——总线供电（或称总线馈电）是指连接到现场设备的线 缆不仅传输数据信号，还能给现场设备提供工作电源。
工业以太网概述 ——工业以太网协议 1 Nhomakorabea4（1）Modbus TCP/IP
该协议由施耐德公司推出，以一种非常简单的方式将Modbus 帧嵌入到TCP帧中，使Modbus与以太网和TCP/IP结合，成为 Modbus TCP/IP。这是一种面向连接的方式，每一个呼叫都要 求一个应答，这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互 配合，使交换式以太网具有很高的确定性，利用TCP/IP协议， 通过网页的形式可以使用户界面更加友好。利用网络浏览器便 可查看企业网内部设备运行情况。
知识准备
•工业以太网概述 …………………………7 •工业以太网设备…………………………14 •ProfiNet的结构和功能…………………18 •西门子工业以太网网线制作……………28 •CP 243-1以太网模块……………………31
工业以太网概述 ——什么是工业以太网
工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上 与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容。