1.概述
PROFINET IO是在生产和过程自动化领域应用非常广泛的开放式工业以太网标准。PROFINET IO以工业以太网为基础且支持TCP/IP和IT标准。
在工业网络中，信号处理的实时性和确定性非常重要。PROFINET IO可以满足这两点要求。
通过以下标准确保厂商的独立性和开放性：
•国际标准IEC 61158。
PROFINET IO最适宜应用于时间紧迫的现场快速数据传输。
2.PROFINET IO
在全集成自动化（Totally Integrated Automation，TIA）范围内，PROFINET IO是以下通信技术的延伸和发展：
1）PROFIBUS DP，现有现场总线。
2）工业以太网，单元级别的通信主线。
PROFINET IO融合了这两个系统的优点。PROFINET IO由PROFIBUS International（PROFIBUS用户组织）推出，是基于以太网技术的自动化总线标准，是一种跨供应商的通信和工程设计模型。
PROFINET IO不仅定义了IO控制器（具有主站功能的设备）和IO设备（具有从站功能的设备）之间的整个数据交换过程，也定义了设置和诊断过程。PROFINET IO系统几乎保留了和PROFIBUS系统一致的配置。
一个PROFINET IO系统由以下设备组成：
1）IO-Controller，即IO控制器，是一台负责管理自动化任务的控制装置。
2）IO-Device，即IO设备，是由IO控制器调控的设备。一个IO设备由多个模块和子模块组成。
3）IO-Supervisor，即IO监视器，是一个通常基于PC的设计工具，通过其可设置和诊断单个IO设备（驱动设备）。
3.IO设备：带PROFINET接口的驱动设备
1）配备CU320-2 DP、插上CBE20的SINAMICS S120。
2）配备CU320-2 PN的SINAMICS S120。
3）配备CU310-2 PN的SINAMICS S120。
在所有带PROFINET接口的驱动设备上，都可以通过PROFINET IO RT或IRT进行循环通信。这样可确保同一网络中可通过其它标准协议实现通信。
说明
适用于驱动技术的PROFINET在以下文档中确定了标准并加以说明：
PROFIBUS-Profil PROFIdrive-Profile Drive Technology
Version V4.1，May 2006，
PROFIBUS User Organization e.V.
Haid-und-Neu-Straβe 7，
D-76131 Karlsruhe
http：//www.profibus.com，
订货号3.172，规格参见第6章
λ配备CU310-2 PN的SINAMICS S120
说明
对于插入了CBE20的CU320-2 DP，PROFIBUS DP的循环PZD通道首先失效。可设置参数p8839=1重新激活PZD通道。
4.实时（RT）通信和等时同步实时（IRT）通信
（1）实时通信
TCP/IP通信中的传输时间可能太长，无法满足生产自动化领域的要求，并且该时间具有不确定性。因此，在进行时间要求苛刻的IO有效载荷数据通信时，PROFINET IO不使用TCP/IP，而是使用自己的实时通道。
（2）确定性
确定性表示，系统以可预测（确定）的方式进行响应。
PROFINET IO上可精确确定（预测）数据传输时间。
（3）PROFINET IO RT（Real Time）
Real Time（实时）表示，系统以定义的时间处理外部事件。
在PROFINET IO内，过程数据和报警总是实时传送。实时通信是PROFINET IO数据交换的基础。实时数据比TCP（UDP）/IP数据优先处理。时间要求苛刻的数据以确定的时间间隔进行传输。
（4）PROFINET IO IRT（Isochronous Real Time）
Isochronous Real Time Ethernet（等时同步实时以太网）：PROFINET IO的实时属性，即IRT报文通过计划的通信路径以固定的顺序进行传输，IO控制器和IO设备（驱动设备）之间的通信因此达到了最佳的同步性和性能。这也被称为时间计划通信，它充分利用了网络结构的相关知识。IRT需要使用支持计划性数据传输的专用网络组件。在采用该传输方式后，可以达到最小为500μs的循环时间和小于1μs的抖动精度。宽带分配/预留，如图9-59所示。
图9-59 宽带分配/预留
5.地址
（1）MAC地址(www.xing528.com)
每个以太网接口和PROFINET接口在工厂中就已指定了一个世界范围内唯一的设备标识。这个长度为6字节的设备标识就是MAC地址。MAC地址分为：
1）3字节的生产商标识。
2）3字节的设备代码（连续编号）。
MAC地址位于标签（CBE20）或铭牌（CU320-2 PN和CU310-2 PN）上，例如：08-00-06-6B-80-C0。
控制单元CU320-2 PN及CU310-2 PN有两个机载接口：
1）一个以太网接口。
2）一个带两个端口的PROFINET接口。
以太网接口和PROFINET接口的MAC地址位于铭牌上。
（2）IP地址
TCP/IP是建立连接和进行参数设置的前提条件。为了使PROFINET设备在工业以太网中可以用作节点，其还需要一个网络中唯一的IP地址。IP地址由4个十进制数组成，数字的取值范围是0～255。十进制数之间通过点隔开。IP地址由以下部分组成：
1）节点地址（也称为主机或网络节点）。
2）（子）网络地址。
（3）IP地址分配
IO设备的IP地址可通过IO控制器分配，并且其子网掩码总是与IO控制器相同。此时，IP地址不会持久保存。重新上电后，IP地址丢失。IP地址可通过STARTER功能“Accessi-ble nodes”永久分配（参见SINAMICS S120调试手册）。该功能也可通过STEP 7的“HW-Config”执行，功能名称为“Edit Ethernet node”。
说明
机载接口的IP地址：以太网接口和PROFINET接口的IP地址带不可相同。以太网接口X127 IP地址的出厂设置是169.254.11.22，子网掩码是255.255.0.0。
说明
如果网络是以太网公司网络的一部分，请向网络管理员获取这些数据（IP地址）。
（4）设备名称（NameOfStation）
在供货状态下IO设备无名称。只有在使用IO监视器分配了设备名称后，才能通过IO控制器对IO设备进行寻址，例如用于在起动时传输项目数据（以及IP地址）或在循环运行中进行用户数据交换。
说明
设备名称必须通过STARTER、Primary Setup Tool（PST）或STEP 7的“HW-Config”进行非易失性存储。
说明
可在STARTER专家列表中通过参数p8920、p8921、p8922和p8923输入内部PROFINET端口X150 P1和P2的地址。
可在STARTER专家列表中通过参数p8940、p8941、p8942和p8943输入可选模块CBE20的地址。
（5）控制单元CU320-2 DP/PN和CU310-2 PN（IO设备）的更换
如果IP地址和设备名称进行了非易失性存储，则这些数据会传输到控制单元的存储卡中。
如果在设备或模块损坏时需要更换整个控制单元，新的控制单元会根据存储卡中的数据自动设置和组态。接着会重新建立循环有效载荷数据交换。PROFINET设备发生故障时，使用存储卡便可以更换模块，无需使用IO监视器。
6.数据传输
（1）特性
驱动设备的PROFINET接口上可以同时执行以下通信：
1）IRT-isochronous realtime Ethernet：等时同步实时以太网。
2）RT-realtime Ethernet：实时以太网。
3）标准以太网通信（TCP/IP，LLDP，UDP和DCP）。
（2）用于循环数据传输和非循环通信的PROFIdrive报文
对于每个进行循环过程数据交换的驱动设备的驱动对象，都有报文用于发送和接收过程数据。
除去循环数据传输，也可使用非循环通信用于设置和组态驱动。非循环通信可由IO监视器或IO控制器使用。
7.使用PROFINET时的通信通道
（1）PROFINET连接通道
1）控制单元包含一个内置以太网接口X127。
2）对于PROFINET版本CU320-2 PN和CU310-2 PN，每个PROFINET接口（X150）都有两个机载端口：P1和P2。
3）控制单元CU320-2 PN或CU310-2 PN可通过PROFINET接口同时建立最多8个通信连接。
（2）带CBE20的控制单元
在控制单元CU320-2 PN/DP中可插入一块通信板（选件）：通信板CBE20是一个有4个PROFINET端口的PROFINET交换机。
说明
PROFINET布线：机载接口X127和X150之间不可以布线，控制单元CU320-2 PN机载接口和插入的CBE20之间也不可以布线。
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