PROFINET基础知识介绍
profinet协议基础知识
profinet协议基础知识Profinet是一种工业以太网协议，用于实现自动化控制领域的数据通信。
该协议定义了一组标准化的通信协议，使不同设备之间可以无缝地通信。
Profinet协议是以太网技术的扩展，用于工业自动化控制领域的数据通信。
它提供了高性能、实时性和可靠性，可以满足广泛的应用需求，包括控制、监控、数据采集、诊断以及通信等方面。
Profinet协议可以支持多种不同类型的设备，包括PLC、传感器、执行器、驱动器以及其他类型的控制器和终端设备。
它可以通过标准以太网和无线网络进行通信，并支持多播和广播机制。
Profinet协议的主要特点包括：1. 高性能：Profinet协议可以实现高速数据传输，支持1Gbps和10Gbps的传输速度。
2. 实时性：Profinet协议能够实现最低1微秒的实时响应时间，支持确定性通信。
3. 可靠性：Profinet协议具有高度可靠性和容错性，可以在网络故障时自动进行重传和恢复。
4. 灵活性：Profinet协议支持多种不同的拓扑结构和通信方式，包括点对点、广播和多播。
5. 安全性：Profinet协议可以提供高级的安全保护机制，包括加密、认证和完整性保护等方面。
Profinet协议的主要组成部分包括：Profinet IO、Profinet CBA和Profinet IRT。
Profinet IO是一个工业以太网协议，用于实现输入/输出设备到控制器之间的通信。
它提供了适用于所有PLC的数据交换服务，包括数据输入、输出、诊断和控制等方面。
Profinet CBA是一个通用的配置管理协议，用于实现设备的配置和管理。
它具有可扩展性和灵活性的特点，能够适应不同厂家和不同设备的需求。
Profinet IRT是一种实时扩展技术，可保证数据传输的实时性和确定性。
它可以提供1微秒以下的响应时间，适用于高速、高精度的控制应用。
PROFINET介绍
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。
PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。
一.PROFINET实时通信根据响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通讯方式：1.TCP/IP标准通讯PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT标准。
TCP/IP 是IT 领域关于通信协议方面事实上的标准，尽管其响应时间大概在100 ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间就足够了。
2. 实时（RT）通讯对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，因此，PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层（Layer 2）的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，PROFINET实时通讯（RT）的典型响应时间是5－10ms3. 同步实时（IRT）通讯在现场级通讯中，对通讯实时性要求最高的是运动控制（Motion Control），PROFINET的同步实时（Isochronous Real-Time, IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。
二.PROFINET分布式现场设备：通过集成PROFINET接口，分布式现场设备可以直接连接到PROFINET上。
profinet通信协议基础知识
profinet通信协议基础知识甲方：_______________________地址：_______________________联系人：_______________________联系电话：_______________________乙方：_______________________地址：_______________________联系人：_______________________联系电话：_______________________签订日期：_______________________签订地址：_______________________第一条协议概述a. 本协议旨在明确甲方与乙方之间就Profinet通信协议相关技术支持、培训及服务的内容、范围、责任和义务。
b. 双方同意，本协议的签订和履行应遵循公平、自愿、诚实信用的原则。
c. 本协议自双方签字盖章之日起生效，有效期为______年。
第二条技术支持与服务a. 乙方应向甲方提供Profinet通信协议的技术支持服务，包括但不限于：① 提供Profinet通信协议的技术咨询；② 协助甲方解决Profinet通信协议实施过程中遇到的技术问题；③ 提供Profinet通信协议的升级和维护服务。
b. 乙方应保证提供的技术支持服务符合甲方的要求，并确保服务质量。
c. 甲方在使用乙方提供的技术支持服务过程中，应遵守相关法律法规和乙方提供的服务规范。
第三条培训服务a. 乙方应向甲方提供Profinet通信协议的培训服务，包括但不限于：① 举办Profinet通信协议的培训班；② 提供Profinet通信协议的在线课程；③ 提供Profinet通信协议的实操培训。
b. 乙方应确保培训内容的专业性和实用性，满足甲方员工的学习需求。
c. 甲方应指派相关人员参加培训，并保证培训时间的安排。
第四条费用及支付a. 双方应根据实际情况协商确定技术支持与服务、培训服务的费用。
PROFINET总线技术基础
第四节 PROFINET的种类
PROFINET IO PROFINET CBA
33
一、PROFINET IO 1、简介
用于分布式I/O自动化控制系统，其工作性质类似 于PROFIBUS—DP。传感器、执行机构等装置连接 到I/O设备上，通过I/O设备连接到网络中。网络中还 有对I/O设备进行监控的I/O控制器和I/O监视器。
PROFINET 总线技术基础
1
§1 工业以太网 §2 PROFINET基础 §3 PROFINET的通信技术 §4 PROFINET的种类 §5 PROFINET IO的组态
2
第一节 工业以太网
概述 技术特点 传输介质和连接器
3
一、概述 工业以太网(Industrial Ethernet)是西门子公司提
100M/bits的自适应传输速率，传输距离最大可达 150km。 3. 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。 4. 抗干扰能力强，适应严酷的工业生产环境。 5. 快速的网络故障定位与诊7断。
三、传输介质和连接器 目前采用多芯双绞线作为短距离信息传输，无线作
7a
无连接RPC
面向连接
RPC(DCOM)
6
5
4
UDP(RFC768) TCP(RFC793)
3
IP(RFC791)
27
二、通信等级
IT服务，TCP/IP
SRT
IRT
28
1. TCP/IP用于对通讯速率要求不高的数据传输。如设 备组态、设置参数和下载上传程序、低精度过程控 制、低精度运动控制等。
Ethernet SRT
IRT
PROFINET知识介绍
PROFINET知识介绍1.实时性：PROFINET具有从毫秒级到微秒级的实时表现，适用于对时间敏感的工业应用。
它能够完成高速和精确的数据交换，并实现快速的响应时间。
2.高可靠性：PROFINET采用冗余路径和备份机制，确保数据传输的可靠性和系统的稳定性。
在网络故障或设备故障的情况下，它能够快速地切换到备份路径，从而确保系统的连续运行。
3.灵活性：PROFINET提供了灵活的网络配置和扩展方式，可以根据实际需求进行定制化的网络布局。
它支持不同的网络拓扑结构，包括星型、环型和总线型等，以适应不同工业环境的需求。
4.易于集成：PROFINET兼容以太网协议，可以与现有的以太网设备无缝集成。
它可以与其它自动化和控制系统进行通信，实现设备之间的数据交换和共享。
1.实时数据传输：PROFINET支持实时数据传输，可以实现对设备的实时监控和控制。
它能够传输大量的实时数据，包括传感器数据、控制命令和状态信息等。
2.远程诊断和维护：PROFINET可以通过网络对设备进行远程诊断和维护。
它支持远程监控和远程访问，可以实时检测设备的运行状态和性能，并进行故障排除和修复操作。
3.插拔式设备：PROFINET支持插拔式设备，可以快速更换和添加设备，而无需停机和重新配置网络。
这大大提高了设备的可维护性和可扩展性。
4.安全性：PROFINET提供了多种安全功能，包括数据加密、访问控制和身份验证等。
它能够确保数据的机密性和完整性，并防止未经授权的访问和操作。
总的来说，PROFINET是一种灵活、可靠和高性能的工业以太网通信协议，它能够实现实时数据传输和设备控制，并支持远程诊断和维护。
PROFINET在工业自动化领域有着重要的地位和作用，为企业提供了先进的通信解决方案。
Profinet培训
位转发信息。
IC695PNC001 配配置置网络属性
设置PNC的设备名
设置PNC的IP地址 设置PN的LAN名 LAN网络带宽 PN的网络带宽
IC200PNS001
配STE置P2：添加VersaMax
输入设备名
输入IP地址
设置成功并 下载配置后
识别设 备按钮
设置设备名
设置设备IP 复位
Profinet 培训 双机热备篇
Rx3i PN系统冗余结构一
Not part of Failure analysis
Rx3i PN系统冗余结构二
Not part of Failure analysis
Rx3i PN系统冗余
IC695PNC001 配Exp置loring PROFINET Networks
• Machine Edition is online.
• right-click on the Target icon (not the PNC).
• select Explore PROFINET Networks under the Online Commands menu item.
Profinet 培训
Profinet 培训 基础篇
IC695PNC001
PNC支持10/100/1000 M电接口， 100/1000 多模光纤, 和100/1000 M单模光 纤。PROFINET网络支持的速度为100和 1000M，不支持 10 M。 PNC只可连接到1个PROFINET网络。
• PNC负载限制 I/O设备的刷新：1ms,2ms,4ms,8ms……512ms
Profinet网络
Profinet网络Profinet是一个工业以太网实时通信协议，是现代工业自动化的核心技术之一。
本文将介绍Profinet的基本概念、应用场景、性能特点以及未来发展方向。
一、Profinet的基本概念Profinet（Process Field Net）是由西门子公司推出的一种基于以太网的工业现场总线技术。
Profinet通信协议采用TCP/IP协议作为底层传输层协议，能够为企业提供高可靠性的实时通信，适用于在制造、过程和物流领域中的各种自动化应用。
从技术层面上来看，Profinet是一种分布式控制系统（DCS），它由位于主控制器（PLC）和从设备（I/O模块、传感器、执行器等）之间的通信组成。
Profinet的最大特点是其可扩展性和兼容性。
Profinet网络可以扩展至数百个节点，而且它可以轻松地整合和升级现有的自动化系统。
此外，Profinet的兼容性也非常好，可以与现有的基于TCP/IP协议的网络相容，如以太网、无线局域网（WLAN）和广域网（WAN）。
二、Profinet的应用场景Profinet在各种工业自动化应用中都有广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用场景：1. 离散制造业：在离散制造业中，Profinet可以用于控制各种机器和设备，例如机床、工业机器人等。
它可以支持现场总线和现场设备之间的大量数据交换。
这样就可以实现在整个生产过程中对生产计划、生产进度和生产数据进行实时监控和控制。
2. 过程制造业：在过程制造业中，Profinet可以用于控制各种工业设备，如化工厂、炼油厂、水处理厂等。
它可以实现过程数据的实时传输和监控，从而提高生产效率和质量。
3. 物流：Profinet可以用于控制自动化仓库，包括传送带、搬运机器人等。
它可以使物流系统更加高效，提高货物的生产效率。
4. 交通：Profinet可以用于控制交通信号灯。
它可以使交通系统更加智能化，提高交通安全和效率。
5. 公共设施：Profinet可以用于控制建筑自动化系统，如空调、照明和安防系统等。
干货Profinet了解多少？从理论到使用详解
干货Profinet了解多少？从理论到使用详解●PROFINETIO概述●PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准（IEC61158）。
使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。
· PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。
· PROFINET 基于工业以太网。
· PROFINET采用TCP/IP和IT标准。
· PROFINET 是一种实时以太网。
· PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。
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等设备通讯。
并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。
在使用Step7 进行组态的过程中，这些现场设备（IOdevice, IO设备）制定由一个中央控制器(IOcontroller, IO控制器)。
借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。
IOSupervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。
在PROFINET的结构中，PROFINETIO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。
PROFINETIO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样，创造出自动化的解决方案。
所以不管您组态PROFINETIO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观●PROFINETIO现场设备简介●以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：· IM151-3 PN 作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。
·CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
· IE/PBLINKPNIO将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。
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工业以太网一般使用IEEE 802.3中定义的以太网标准。
针对自动化系统的网络节点辅助采用了服务质量（QOS）机制。
PROFINET作为工业以太网之一，它采用了三种不同的方法来实现。
这样既满足了普通以太网的需求，又满足了工业系统对不同应用的实时性的要求。
如下图1所示。
图1、PROFINET使用到的三种协议栈
①使用了IEEE 802.3以太网标准和TCP/IP，报文结构如图2所示。
大多数的PROFINET通信是通过没有被修改的以太网和TCP/IP包来完成。
这使得可以无限制地把办公网络的应用集成到PROFINET网络中。
图2、TCP/IP报文结构
②RT的通信不仅使用了带有优先级的以太网报文帧（如下图3所示），而且优化掉了OSI协议栈的3层和4层。
这样大大缩短了实时报文在协议栈的处理时
间，进一步提高了实时性能。
由于没有TCP/IP的协议栈，所以RT的报文不能路由。
图3、PROFINET RT报文结构
③IRT通信是满足最高的实时要求，特别是针对于等时同步的应用。
IRT是基于以太网的扩展协议栈，能够同步所有的通信伙伴并使用调度机制。
IRT通信需要在IRT应用的网络区域内使用IRT交换机。
在IRT域内也可以并行传输TCP/IP 协议包，如图4所示。
图4、PN控制器和PN设备的分片处理机制
以PROFINET RT为例来理解在整个通信的过程中实时性能是如何来保证的。
从通信的终端设备（PN控制器和PN设备）来看，首先采用了优化的协议栈，这一点可以在图1的②看到。
这样一来在终端的设备上数据报文被处理的时间大大的缩短，这是实时性能保证的一个方面。
其次是终端设备上采用的分时间段处理机制，这一点可以在图5看到。
这样保证了在每个通信的循环的周期内终端设备即可以处理RT的实时数据又可以处理TCP或UDP的数据。
且在每个循环内优先处理RT的实时数据。
这里需要强调的是每个PN终端设备只对自己的负
责，需要发送的数据会按发送循环发送、对于由其他设备发到自己的数据会进行立即接收，且发送和接收是并行处理。
图5、RT的时间调度机制
从通信的传输设备（SCALANCE X交换机）来看，首先采用百兆全双工的交换网络，这样一来每个终端设备的每个端口都是独享带宽，且可以双向不间断的收发数据。
其次是交换机支持802.1P或802.1Q的标准，使得发到交换机网络的PN的数据帧被优先处理和转发，如图6所示。
这一点保证了PN在网络上的快速转发，也是实时性能保证的另一个方面。
图6、交换机802.1Q的工作机制
上面介绍的是PN RT的实时性能从机理上如何保证的。
而从量化的角度去分析的话，PN RT完全是靠计算来精确保证每个发送循环所能发送的报文及对RT数据的时间的预留。
对于RT来说，在物理层上传输的最小报文帧来为88个字节，最大报文帧来为1488个字节。
其中包括了12个字节的帧间隔，如下图7所示。
图7、RT的报文的长度
百以太网的传输速率：
每个字节传输需要的时间：
最小的RT报文帧需要的传输时间0.08
一个PN控制下带3个最小报文帧（40个字节的C_SDU）的PN设备，PN 控制器的发送循环为250 ，通信建立后在PN接口上抓报分析PN的通信可以分析出PN数据帧对时间调度的情况，如下图8所示。
图8、PN RT的时间调度机制
除了对PROFINET RT和IRT的通信调度的分析外，还对PROFINET的抗干扰性作了大量的研究。
在对PROFINET推广的时候，很多用户很关心PROFINET 是不是和PRROFIBUS一样，存在抗干扰的性能差的特点。
我从理论和实际实验上验证了PROFINET的抗干扰性能优于PROFIBUS的抗干扰性能。
PROFINET 是基于IEEE 802.3的以太网标准。
所以对PROFINET的抗干扰分析实质上是对工业以太网的抗干扰分析。
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