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         PROFINET 简介什么是 PROFINET IO？在全集成自动化 (TIA) 框架内，PROFINET IO 是对以下几个方面在逻辑上的进一步发展：• PROFIBUS DP，已有的现场总线和• 工业以太网PROFINET IO 基于 PROFIBUS DP 20 年的成功经验，并综合了常用的用户操作和以太网技术中的新理念。这确保将 PROFIBUS DP 集成到 PROFINET 领域中。PROFINET IO 作为 PROFIBUS/PROFINET 国际组织基于以太网的自动化技术标准，定义了一种跨供应商的通信、自动化系统和工程组态模型。PROFINET 的目标PROFINET 的目标：• 基于工业以太网（开放式以太网标准）的工业联网• 工业以太网和标准以太网组件的兼容性• 使用工业以太网设备带来的高稳定性。工业以太网设备适用于工业环境（温度、抗扰度等）。• 使用诸如 TCP/IP、http 的 IT 标准。• 实时功能• 无缝集成其它现场总线系统在 SIMATIC 中实现 PROFINET按如下方式在 SIMATIC 中实现 PROFINET：• 我们已通过 PROFINET IO 实现了 SIMATIC 中现场设备之间的通信。• 安装技术和网络组件都作为 SIMATIC NET 产品提供。• 远程维护和网络诊断中使用了以太网标准协议和过程（例如：SNMP = 简单网络管理协议，用于网络参数分配和诊断）。STEP 7 工程组态工具可用于设置和组态自动化解决方案。STEP 7 基于所有总线系统提供一个统一的应用视图。PROFIBUS & PROFINET International 在 Internet 上提供的相关文档有关大量 PROFINET 主题的文档，请访问“PROFIBUS & PROFINET International”PROFIBUS 用户组织（该组织还对 PROFINET 负责）的 Internet 地址。更多信息，敬请访问 Internet

         PROFINET 术语定义：PROFINET 环境中的设备在 PROFINET 环境中，“设备”是以下内容的统称：• 自动化系统（例如 PLC、PC）• 分布式 I/O 系统• 现场设备（例如，液压设备、气动设备）• 有源网络组件（例如交换机、路由器）• PROFIBUS 的网关、AS-Interface 或其它现场总线系统PROFINET IO 设备下图显示了 PROFINET 中Zui重要设备的常用名称。可以在该图下的表格中找到 PROFINET IO 环境中各个组件的名称。编号 PROFINET 说明① PROFINET IO 系统② IO 控制器 用于对连接的 IO 设备进行寻址的设备。这意味着：IO 控制器与现场设备交换输入和输出信号。③ PG/PC（PROFINET IO 监控器）用于调试和诊断的 PG/PC/HMI 设备。④ PROFINET/工业以太网 网络基础结构。⑤ HMI（人机界面） 用于操作和监视功能的设备。⑥ IO 设备 分配给其中一个 IO 控制器（例如，具有集成 PROFINET IO 功能的Distributed IO、阀终端、变频器和交换机）的分布式现场设备。⑦ 智能设备 智能 IO 设备。经由 PROFINET IO 的 IO 通信通过 I/O 通信，经由 PROFINET IO 来读取和写入分布式 I/O 设备的输入和输出。下图提供了经由 PROFINET IO 的 I/O 通信概述。A IO 控制器与 IO 控制器之间经由 PN/PN 耦合器的通信B IO 控制器与智能设备之间的通信C IO 控制器与 IO 设备之间的通信D S7‑1500‑CPU 之间的直接数据交换经由 PROFINET IO 的 IO 通信表格 3-1  经由 PROFINET IO 的 IO 通信以下设备之间的通信 说明IO 控制器和 IO 设备之间 IO 控制器循环地将数据发送至其 PROFINET IO 系统的 IO 设备并从这些设备接收数据。IO 控制器和智能设备之间 在 IO 控制器和智能设备的 CPU 中的用户程序之间循环传输固定数量的数据。IO 控制器不会访问智能设备的 I/O 模块，但会访问已组态的地址范围，即传输范围，这可能在智能设备的 CPU 的过程映像内或外。如果将过程映像的某些部分用作传输范围，就不能将这些范围用于实际 I/O 模块。通过过程映像或通过直接访问，使用加载操作和传输操作可进行数据传输。IO 控制器和 IO 控制器之间（PN/PN 耦合器）在 IO 控制器的 CPU 中的用户程序之间循环传输固定数量的数据。需要将一个PN/PN 耦合器作为附加硬件使用。IO 控制器共同访问已组态的地址范围，即传输范围，这可能在 CPU 的过程映像内或外。如果将过程映像的某些部分用作传输范围，就不能将这些范围用于实际 I/O模块。通过过程映像或通过直接访问，使用加载操作和传输操作可进行数据传输。可在两个 PROFINET IO 系统之间通过 PN/PN 耦合器进行 I/O 通信。S7-1500‑CPU 和 S7‑1500‑CPU（直接数据交换）在直接数据交换的情况下，S7‑1500 CPU 将 I/O 区域中的循环用户数据提供给一个或多个伙伴。直接数据交换基于 IRT 和等时同步模式下的 PROFINET。通过传送区进行数据交换。

      基本的通信术语PROFINET 通信PROFINET 通信是通过工业以太网进行的。支持以下传输类型：• 工程组态数据和诊断数据及中断的非循环传输• 用户数据的循环传输PROFINET‑IO 通信以实时方式进行。有关实时通信的更多信息，请参见“实时通信 (页 183)”章节。透明数据访问PROFINET 通信支持访问来自工厂不同级别的过程数据。现在，通过使用工业以太网，标准通信机制和信息技术（例如 OPC/XML）可在自动化工程组态中与标准协议（例如 UDP/TCP/IP 和HTTP）一起使用。这允许公司管理级别直接透明地访问自动化系统中控制级和生产级数据。更新时间更新时间即是时间间隔。IO 控制器与 IO 设备/智能设备之间在该时间间隔内，通过 IO 系统循环交换数据。可以为每个 IO 设备单独组态更新时间，并定义将输出数据从 IO 控制器发送到IO 设备（输出模块/子模块）的时间间隔，以及将输入数据从 IO 设备发送到 IO 控制器的时间间隔（输入模块/子模块）。STEP 7 为 PROFINET IO 系统的每个 IO 设备自动在默认设置中计算更新时间，并且考虑了数据交换量和设置发送时钟。有关更新时间的更多信息，请参见“实时通信 (页 183)”部分。看门狗时间看门狗时间是 IO 控制器或 IO 设备允许的且不含接收 IO 数据的时间。如果在看门狗时间内 IO控制器没有为 IO 设备提供数据，IO 设备将检测缺失的帧并输出替换值。这种情况将作为站故障报告给 IO 控制器。在 STEP 7 中，看门狗时间是更新时间的整数倍，可由用户进行设置。发送时钟两个连续通信周期之间的时间段。发送时钟是数据交换期间允许的Zui短时间间隔，因此也是可为更新时间设置的Zui小值。更新时间和发送时钟之间的关系计算出的更新时间是发送时钟的整数倍（1、2、4、8...，512）。因此，可能出现的Zui小更新时间取决于可设置的 IO 控制器的Zui小发送时钟以及 IO 控制器和IO 设备的效率。根据发送时钟的大小，可以只提供一部分整数倍时钟（STEP 7 通过预选择来保证这一点）。下表以 CPU 1516‑3 PN/DP 为例说明了可设置的更新时间与发送时钟之间的依存关系。更新时间应满足 PROFINET 标准 IEC 61158 的要求。PROFINET 接口概述SIMATIC 产品系列的 PROFINET 设备具有一个或多个 PROFINET 接口（以太网控制器/接口）。PROFINET 接口具有一个或多个端口（物理连接选件）。如果 PROFINET 接口具有多个端口，则设备具有集成交换机。对于一个接口上带有两个端口的 PROFINET 设备，可将系统组态为线形或环形拓扑结构。而一个接口中带有三个或更多端口的 PROFINET 设备则适合设置为树形拓扑结构。在下文中介绍了 STEP 7 中 PROFINET 接口的命名属性和规则以及其表示方式。属性网络中的每个 PROFINET 设备均通过其 PROFINET 接口进行唯一标识。为此，每个 PROFINET接口具有：• 一个 MAC 地址（出厂默认值）• 一个 IP 地址• PROFINET 设备名称接口和端口的标识和编号使用以下字符来标识适用于 PROFINET 系统中的所有模块和设备的接口和端口：STEP 7 的拓扑概览中 PROFINET 接口的表示在 STEP 7 拓扑概览中可找到 PROFINET 接口。IO 控制器和 IO 设备的 PROFINET 接口在 STEP 7中如下表示① STEP 7 中 IO 控制器的 PROFINET 接口② STEP 7 中 IO 设备的 PROFINET 接口③ 这些行表示 PROFINET 接口。④ 这些行表示 PROFINET 接口的“端口”。

     具有集成交换机的 PROFINET 接口的示意图以下示意图显示了适用于所有 PROFINET 设备的带集成交换机的 PROFINET 接口及其端口。PROFINET 接口的功能差异PROFINET 接口可以提供不同的功能。PROFINET 接口功能包括识别、组态、诊断和通信服务（例如，开放式通信）。另外还提供了具有 PROFINET IO 功能和网络安全功能的 PROFINET 接口。下表列出了 CPU 1516-3 PN/DP（固件版本 V2.0 及更高版本）应用示例的不同之处。其中，两个 PROFINET 接口的功能不同。5  CPU 1516-3 PN/DP（固件版本 V2.0 及更高版本）中，各 PROFINET 接口的不同之处PROFINET 接口 (X1) PROFINET 接口 (X2)2 个具有 PROFINET IO 功能的端口： 1 个具有 PROFINET IO 功能的端口：识别、组态和诊断PG 通信HMI 通信S7 通信时间同步Web 服务器开放式通信OPC UA 服务器IO 控制器智能设备RTIRT -等时同步模式 -介质冗余 -优先化启动 -有关 PROFINET 接口功能的其它信息可以在特定 PROFINET 设备的文档中找到有关 PROFINET 设备接口的数量和功能的信息。PROFINET 通信服务信息，请参见《通信功能手册》。有关保护网络避免遭受危险攻击的组件，SIMATIC 中 PROFINET 设备型号的实现插槽和模块PROFINET 设备可具有模块化和紧凑的结构。 模块化 PROFINET 设备由可插入模块的插槽组成。 模块具有用于读取和输出过程信号的通道。 紧凑型设备具有相同设计且可包含模块，但不能进行实际扩展，即不能插入模块。下图对此进行了说明。编号 说明① 带有总线接口的插槽② 带模块的插槽③ 带子模块的子插槽④ 通道一个模块可包含多个子模块。STEP 7 的设备视图中 PROFINET 设备型号的表示下图基于分布式 I/O 系统 ET 200MP 的示例，显示了 STEP 7 的设备视图中 PROFINET 设备型号：PROFINET 安全类别 1简介引入 PROFINET Security Class 1 后，在 PROFINET 通信中集成了额外的安全设置。举例来说，这些安全设置可在协议级别对 PROFINET 网络进行保护。因此，也会对单个组件进行保护，使其免受未授权或意外访问。与其它 IT 安全领域相似，PROFINET 安全也基于 Defense‑in‑Depth 概念。多种独立方法可提供多层保护，使组件免受攻击或无意更改。PROFINET Security Class 1 包含以下用于保护 PROFINET 网络的安全机制：• SNMP 和 DCP 协议的组态选项• PROFINET GSD 文件的数字签名这些引言部分提供了有关为 PROFINET 安全类别 1 修改了哪些组态选项的信息。