西门子工业自动化通信网络优化方案

为了快速应对市场变换，缩短产品面市的时间，同时缩短从生产现场到工厂控制层和公司管理层的连续信息流，工业通信在如今的企业中的地位变得越来越重要。

工业网络中的网络通信，需要实现“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足企业中各PLC与远程I/O设备完成生产现场分散控制。西门子工业自动化网络最常用的是以太网与PROFINET。

1.工业以太网

工业以太网在局域网（LAN）领域的市场占有率极高，它通过广域网（例如ISDN或Internet），可以实现全球性的远程通信。网络规模可达1024站，距离可达1.5km（电气网络）或200km（光纤网络）。

以太网符合IEEE802.3u标准的100Mbit/s的高速以太网的传输速率高，占用总线的时间极短。而在S7-1200的CPU集成了一个PROFINET以太网接口，可以与编程计算机、人机界面和其他PLC通信。

2.PROFINET

PROFINET是PROFIBUS国际组织（PI）推出的基于工业以太网的开放的现场总线标准（IEC 61158中的类型10）。使用PROFINET可以将分布式IO设备直接连接到工业以太网，它可以用于对实时性要求更高的自动化解决方案，例如运动控制。

PROFINET吸纳了多年积累的PROFIBUS和工业以太网的技术诀窍，采用开放的IT标准，与以太网的TCP/IP标准兼容，并提供了实时功能，能满足所有自动化的需求。PROFI-NET能与现有的现场总线系统（例如PROFIBUS）有机地集成，无需改动现有设备的组态和编程。PROFINET通过工业以太网，连接从现场层到管理层的设备，可以实现从公司管理层到现场层的直接、透明的访问，PROFINET融合了自动化世界和IT世界。

PROFINET已经在诸如汽车工业、食品、饮料以及烟草工业和物流工业等各种行业领域得到了广泛的应用。

3.现场总线FROFIBUS(www.xing528.com)

FROFIBUS是用于车间级和现场极的国际标准，传输速率最高12Mbit/s，响应时间的典型值为1ms，使用屏蔽双绞线电缆（最长9.61km）或光缆（最长90km），最多可以接127个从站。PROFIBUS提供了下列3种通信协议：

1）PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，现场总线报文规范）主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据，处理单元级（PLC和PC）的多主站数据通信。FMS已基本上被以太网取代，现在很少使用。

2）PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery，分布式外部设备）特别适合于PLC与现场级分布式I/O（例如西门子的ET 200）设备之间的通信。主站之间的通信为令牌方式，主站与从站之间为主从方式，以及这两种方式的组合。

3）PROFIBUS-PA（Process Automation，过程自动化）用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输。由于传输技术采用IEC 61158-2标准，确保了本质安全，可以用于防爆区域的传感器和执行器与中央控制系统的通信。PROFIBUS-PA使用屏蔽双绞线电缆，由总线提供电源。

此外，基于PROFIBUS，还推出了用于运动控制的总线驱动技术PROFI-drive和故障安全通信技术PROFI-safe。

4.现场总线AS-i

西门子通信网络的底层包括AS-i和EIB。EIB是楼宇安装总线系统，符合国际标准CENTC247。AS-i是执行器，传感器接口（Actuator Sensor Interface）的简称，是传感器和执行器通信的国际标准（IEC 62026-2），响应时间小于5ms，使用未屏蔽的双绞线，由总线提供电源，最长通信距离为300m，最多62个从站。特别适合于连接需要传送开关量的传感器和执行器。

AS-i网络属于主从式网络，每个网段只能有一个主站。主站是网络通信的中心，负责网络的初始化，以及设置从站的地址和参数等。AS-i从站是AS-i系统的输入通道和输出通道，它们仅在被AS-i主站访问时才被激活。接到命令时，它们触发动作或者将现场信息传送给主站。