通过PROFINET实现S7-1200与CU310-2PN S120 通讯

通过PROFINET 实现S7-1200 与CU310-2PN S120 通讯Communication between S7-1200 and CU310-2PN with PROFINET

摘要本文介绍了通过PROFINET 实现S7-1200 与CU310-2PN 通讯的硬件组态、驱动器控制及驱动器参数读、写的编程方法。

关键词PROFINET，S7-1200，CU310-2PN，通讯，硬件组态，编程。

Key Words PROFINET, S7-1200, CU310-2PN, Communication, Hardware Configuration, Program

I CS LS TS Page 2-22

目录

1 PROFINET IO 通讯功能概述.....................................

2 S7-1200 与CU310-2PN 装置的连接..................................

2.1 硬件配置列表

..................................................................................

(4)

2.2 所使用的软件

..................................................................................

(4)

2.3 通讯参数设置

..................................................................................

(4)

3 项目配置

......................................................................

(5)

3.1 S7-1200 的配置...............................................

3.2 SINAMICS CU310-2PN 的配置..........................................

4 通过PN 总线对电机起、停及速度控制 ...............................

5 驱动器参数的读取及写入..........................................................................

(13)

5.1 非周期性通讯方式简介...................................................................................

(13)

5.2 S7-1200PLC 通过PROFINET 非周期性通讯方式读取驱动器参数 (16)

5.3 S7-1200PLC 通过PROFINET 非周期性通讯方式修改驱动器参数 (19)

6 程序实例..........................................................................

(21)

I CS LS TS Page 3-22

I CS LS TS Page 4-22

CU310-2PN S120pn

PG

1 PROFINET IO 通讯功能概述

S7-1200 与 CU310-2PN 之间通过 PROFINET IO 可进行周期性及非周期性数据通讯，使 用 S7 功能块 DPWR_DAT/DPRD_DAT ，S7-300/400PLC 通过 PROFINET 周期性通讯方式 可将控制字 1(STW1)和主设定值(NSOLL_A)发送至驱动器,并从驱动器读取状态字（ZSW1） 和实际值（NIST_A ）；使用 S7 功能块 WRREC / RDREC ，可以实现非周期性数据交换， 读取或写入驱动器的参数。

2 S7-1200 与CU310-2PN 装置的连接

2.1 硬件配置列表

2.2 所使用的软件

TIA Portal V11 SP2HF4

STARTER V4.3SP1(SCOUT V4.3SP1)

2.3 通讯参数设置 网络连接配置

IP 地址及通讯名称

图 1 网络连接视图

169.254.11.3 169.254.11.4

表 2 设备 IP 地址及 Device Name 的设置

注意：所有节点的子网掩码：255.255.0.0。

3 项目配置

3.1 S7-1200 的配置

(1) 安装GSD 文件

CU310-2PN的GSD文件PNGSD.ZIP在CF卡中的存贮路径为...\SIEMENS\SINAMICS\DATA\CFG 。如果在TIA Portal的硬件组态目录树中有此相关的 GSD文件，可不安装。（GSD文件下载链接：

https://https://www.wendangku.net/doc/3718687986.html,/CN/llisapi.dll/csfetch/49217480/GSDML-

V225-

Siemens-Sinamics_S_CU3x0-20111221.zip）

图2 安装GSD 文件

(2) 在网络视图中为CPU1214 建立PROFINET 网络

从右侧的目录中将“SINAMICS S120 CU310-2PN V4.5”拖到该网络中，并分配给“PLC_1”，如图3 所示。

I CS LS TS Page 5-22

I CS LS TS Page 6-22

图 3 网络组态

(3) 为设备分配设备名称及 IP 地址

进入网络视图，设置 S7-1200 的设备名称及 IP 地址，如图 4，5 所示。

图 4 设置 S7-1200 的设备名称

图5 设置S7-1200 的IP 地址设备名称进入网络视图

，设置CU310-2PN 的设备名称及IP 地址，如图6，7 所示。

图6 设置CU310-2PN 的设备名称

I CS LS TS Page 7-22

图7 设置CU310-2PN 的IP 地址

(4) 为CU310-2PN 组态报文

点击“设备视图”，选择CU310-2PN 设备，为其配置驱动对象及报文。

配置驱动对象：将图8 右侧产品目录中的DO Servo 插入到下侧子槽中。

图8 为驱动装置组态驱动对象为驱动对象配置报文：将所需报文拖入到驱动对象的子槽中

I CS LS TS Page 8-22

图9 为驱动装置组态报文

配置CU 对象：将图10 右侧产品目录中的DO Control Unit 插入到下侧子槽中。

图10 配置CU 对象

为CU 对象配置报文：将所需报文拖入到CU 对象的子槽中

I CS LS TS Page 9-22

图11 为CU 组态报文

3.2 SINAMICS CU310-2PN的配置

打开STARTER 软件，新建一个项目，在“Project”菜单中选择“Accessible Nodes”

选项，搜索在线的节点，如图12 所示。

图12 搜索在线的节点

在搜索到的CU310-2PN 站点上点击右键，选择“Edit Ethernet Node”，在弹出的对话框中设置 IP 地址和子网掩码以及Device Name，并点击按钮完成设置，如图13 所示。

I CS LS TS Page 10-22

I CS LS TS Page 11-22

图 13 编辑 CU310-2PN 的 IP 地址和 Device Name

完成上述设置之后，可以重新在“Project ”菜单中选择“Accessible Nodes ”选项，

将在线的 S120 上载到 PG/PC 中，可使用“Automatic configuration ”对驱动装置在线进行自动配置，并 完成静态识别和控制器优化，具体过程可以参考西门子下载中心网站上的 S120 调试手册

（文档编号为 5053）。然后为驱动器配置报文，配置结束后执行"Copy RAM to ROM"将参 数存贮至 CF 卡中。

本例中：

驱动SERVO_02。

CU 选择报文“

图 14 CU310-2PN 报文配置

4 通过PN总线对电机起、停及速度控制

S7-1200 通过PROFINET 周期性通讯方式将控制字1(STW1)和主设定值(NSOLL_A)

发送至驱动器。

(1) 控制字中Bit0 做电机的起、停控制。

(2) 主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000H(十六进制)

对应于100%，发送的最高频率(最大值)为7FFFH(200%)。可以在P2000 中修改参考频率(缺省值为50Hz)。

(3) 在S7-1200 中需调用“DPRD_DAT”和“DPWR_DAT”系统功能块，如图8 所示

。“DPRD_DAT”用于读驱动装置的过程数据。“DPWR_DAT”用于将过程数据

写入驱动装置。

图15 S7-1200 编程

在调用“DPRD_DAT”和“DPWR_DAT”系统功能块的时候需要注意：“LADDR”应该采用“默认变量表”中的系统变量“Standard_telegram_1_PZD-2_2[AI/AO]”，如图15 所示。

I CS LS TS Page 12-22

图16 默认变量表

例子：“Drive_1 ”控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序

(1) 控制驱动器运行：

通过先发送控制字(STW1)047E 然后发送047F 来启动驱动器，该数据控制字在MW20 中指定，主设定值在MW22 中设定。

（2）停止驱动器：

应发送控制字047E 至驱动器。

（3）读取驱动器状态字及频率实际值：

PLC 接收状态字1(ZSW1)，存放在MW10 中；接收驱动器传来的频率实际值，存放在MW12 中。

5 驱动器参数的读取及写入

5.1 非周期性通讯方式简介非周期性数据传送模式允许

：

?交换大量的用户数据

?用DPV1 的功能READ 和WRITE 可以实现非周期性数据交换。传输数据块的内容应遵照PROFIdrive 参数通道(DPV1)数据集DS47（非周期参数通道结构）。

I CS LS TS Page 13-22

S7-1200 与S120 的非周期通讯需要采用系统功能块“WRREC”和“RDREC”，其中“WRR EC”将“请求”发送给S120，功能块参数Record 的格式如表3 所示；“RDREC”将S120 的“应答”返回给PLC，功能块参数Record 参数的格式如表4 所示，表5 和表6 则列出了“请求”和“应答”中各个参数和错误的详细解释。

表3 参数请求格式

表4 参数应答格式

I CS LS TS Page 14-22

表5 参数请求及应答的详细描述

I CS LS TS Page 15-22

表6 参数应答中的错误值描述

5.2 S7-1200PLC通过PROFINET非周期性通讯方式读取驱动器参数

请注意：PLC 读取驱动器参数时必须使用两个功能块“WRREC / RDREC”，“INDEX”参数为通道号47，“ID”参数为通讯地址，与周期性通讯的地址一致，应采用“默认变量表”中的系统变量“Standard_telegram_1_PZD-2_2[AI/AO]”。另外，在为发送和接收缓冲区定义数据块的时候，注意选择“Block access”方式为“Standard-compatible with S7-300/400”，如图18 所示，否则发送和接收数据时会报故障。

I CS LS TS Page 16-22

图17 创建全局数据块

下面举例说明S7-1200 通过PROFINET 非周期性通讯方式读取驱动器参数P1121： (1) 使用标志位M50.0 及功能块“WRREC”将读请求(数据集为DB3 开始的10 个字节)发

送至驱动器，见图18。

将M50.0 设定为数值1 启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。E RROR = 1 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息

。

I CS LS TS Page 17-22

图18 发送“读参数”请求

(2) 使用标志位M50.1 及功能块“RDREC”读取参数的请求响应(数据集为DB4 开始的10 个字节) ，见图19。

将M50.1 设定为数值1 读取参数请求响应，完成后必须将该位置0，结束该请求。ERR OR = 1 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息。

图19 接收“读参数”请求的响应

I CS LS TS Page 18-22

I CS LS TS Page 19-22

通过变量表读取轴号为 2 的驱动对象（即 SERVO_02）的 P1121（16#0461）参数：

返回的参数值为浮点数 10.0：

图 20 “读参数”请求数据集

图 21 驱动器返回参数值数据集

5.3 S7-1200PLC 通过PROFINET 非周期性通讯方式修改驱动器参数

PLC 写参数时可以只使用“WRREC ”，将写请求发送到驱动器， INDEX 参数为通道号 47，ID 参数为通讯地址，与周期性通讯的地址一致，应采用“默认变量表”中的系统变量 “Standard_telegram_1_PZD-2_2[AI/AO]”。当需要从 PLC 读取“写参数”响应时，需使用 RDREC 。

下面举例说明 S7-1200 通过 PROFINET 非周期性通讯方式修改驱动器参数 P1217： 在本项

目的 Network 7 中发送写请求 DB5 (参见图 22) 到驱动器，读取驱动器返回的参 数值数据块为 DB6 (参见图 23) 。

(1) 将M150.0 设定为数值1 启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。ERROR = 1 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信

息。

图22 发送“写参数”请求

(2)将M150.1 设定为数值1 读请求，完成后必须将该请求置0，结束该请求。ERROR = 1 表示执行此功能块时有错误产生，而STATUS 指示功能块执行状态或错误信息。

图23 接收“写参数”请求的响应

I CS LS TS Page 20-22

profinet和以太网区别

profinet和工业以太网区别 什么是Profinet 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。 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。 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。 PROFINET 技术定义了三种类型： PROFINET 1.0 基于组件的系统主要用于控制器与控制器通讯 PROFINET-SRT 软实时系统用于控制器与I/O 设备通讯 PROFINET-IRT 硬实时系统用于运动控制 什么是工业以太网 工业以太网是基于IEEE 802.3 （Ethernet）的强大的区域和单元网络。工业以太网，提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。企业内部互联网（Intranet），外部互联网（Extranet），以及国际互联网（Internet）提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网（Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的标准）也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。 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，但是实际产品和应用却又完全不同。这主要表现普通商用以太网的产品设计时，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、本质安全性等方面不能满足工业现场的需要。故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。

工业以太网的意义和应用分析

以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展，在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂，工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势，用数字通信代替传统的模拟信号传输，大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等，降低了系统的硬件成本，被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷，以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等，无法达到全开放的要求，因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展，以太网己成为事实上的工业标准，TCP/IP 的简单实用已为广大用户所接受，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域，而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟，连接电缆和接口设备价格较低，带宽也在飞速增加，特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现，使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。 Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准，最早由Xerox开发，后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展，成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或是更高，传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等，网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式，工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中，Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层，作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后，Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议，TCP用来保证传输的可靠性，IP则用来确定信息传递路线。 Ethernet的介质访问控制层协议采用CSMA/CD，其工作原理如下：某节点要

工业以太网的特色技术及其应用选择

工业以太网的特色技术及其应用选择 发布时间：2007-05-15 浏览次数：105 | 我要说几句 | ?? 用户解决方案2012优秀论文合订本 ?? NIDays2012产品演示资料套件 ?? 《提高测量精度的七大技巧》资源包 ?? LabVIEW 2012评估版软件 关键词：工业以太网实时特色技术 编者按：工业以太网成为自动化领域业界的技术热点已有时日，其技术本身尚在发展之中，还没有走向成熟，还存在许多有待解决的问题。究竟什么是工业以太网，它有哪些特色技术，如何应用与选择适合自己需求的工业以太网技术与产品，依然是今天人们所关心的问题。 一什么是工业以太网 工业以太网技术，是以太网或者说是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物。前者源于后者又不同于后者。以太网技术原本不是为工业应用环境准备的。经过对工业应用环境适应性的改造，通信实时性改进，并添加了一些控制应用功能后，形成了工业以太网的技术主体。因此，工业以太网是一系列技术的综称。 二工业以太网涉及企业网络的各个层次

企业网络系统按其功能划分，一般称为以下三个层次：企业资源规划层(Enterprise Resource Plan NI ng, ERP)、制造执行层(Manufacturing Excurtion System, MES)和现场控制层(Field Control System，FCS)。通过各层之间的网络连接与信息交换，构成完整的企业信息系统。( 见图1) 图中的ERP与MES功能层属于采用以太网技术构成信息网络。这个层次的工业以太网，其核心技术依然是信息网络中原本的以太网以及互联网系列技术。工业以太网在该层次的特色技术是对其实行的工业环境适应性改造。而现场控制层FCS中，基于普通以太网技术的控制网络、实时以太网则属于该层次中工业以太网的特色技术范畴。可以把工业以太网在该层的特色技术看作是一种现场总线技术。除了工业环境适应性改造的内容之外，通信实时性、时间发布与同步、控制应用的功能与规范，则成为工业以太网在该层次的技术核心。

工业以太网基础及应用三(PROFINET技术)

工业以太网基础及应用

模块三 PROFINET技术 任务一 PROFINET 技术概述 【学习目标】 1、认识PROFINET网络技术。 2、了解PROFINET网络实现实时与等式实时的技术原理。 【相关知识】 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。 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。 作为一个开发的通讯系统，PROFINET基于国际标准（IEEE 802.3，802.3u标准），并且满足特殊的网络部件的工业要求。未来借助于PROFINET,以太网将能够完成来自运动控制系统，以及网络上现场设备的硬实时要求。 交换机制 PROFINET 使用交换以太网作为访问方式。它由点对点的连接组成。全部设备都通过点对点连接直接连接其它设备（只连接一个设备）。交换机允许在两个方向（发送和接收）

同时进行通信。因此，可以提供200 Mbps 的网络性能，相当于快速以太网带宽(100 Mbps) 的2 倍。通过强制要求PROFINET 采用交换技术，PROFINET 实现了无冲突数据传输。 SIMATIC 交换机利用两种机制满足PROFINET 的实时性要求：“直通”和“存储转发”。这些交换机制的优点：无需要帧的节点或网络区域不需处理与它们无关的数据。其带来的空闲网络性能可供其它设备使用。与传统解决方案不同的是，该解决方案利用交换机制实现了不同网段内部的并行通信，并因而提高了有效带宽。 基于PROFINET的实时通信 实时通信 实时通信用于将分布式I/O站点连接到控制器，从而利用总线传递传感器和执行器的信号状态。 PROFINET提供两种等级的实时通讯。 RT，实时 实时(RT) 通过划分通讯合作伙伴通讯堆栈的优先级并优化传输对时间要求严格的过程数据，以允许使用标准网络组件的高性能数据传输，典型的更新循环时间为1 ms 至 10 ms。 实时意味着系统在定义的某个时间内处理外部事件。确定性意味着系统以可以预测的方式做出响应。对于工业网络，这两方面的要求都非常重要。PROFINET 利用传输特征满足这类要求： 时间关键型数据在确定的时间间隔内传输。为此，PROFINET 为实时通信提供经过优化设计的通信信道。可以准确地预测数据传输的发生时间。这保证了在同一网络中也可利用其它标准协议顺利地进行通信。 IRT，同步实时 同步实时(IRT) 提供同步执行循环，以确保通过始终等距的时间间隔传输信息。IRT 实现同步数据传输，更新循环非常短（从500 微秒到 1 毫秒），抖动非常小。由于通道分为标准通讯和RT 通讯的标准通道以及IRT 通讯的IRT 通道，所以，过程数据不会受到网络上其它流量的影响。 在支持IRT 的PROFINET 中，通信周期按时间顺序分成多个信道。第一个信道用于

Profinet工业以太网实时通信协议分析

通用低压电器篇 孙凡金(1977 ),男,副教授,博士,研究方向为网络控制系统。 Profi net 工业以太网实时通信协议分析 孙凡金,!刘彦呈,!潘新祥 (大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连!116026) 摘!要:在分析P ro fi net 关键技术组成的基础上,对其实时性优化技术进行了综述,并通过分析通信连接的建立及维护,实时协议的组成及通信策略,以及RT 与I RT 的通信技术与实现方法,从整体上研究了P rofi net 实时性优化的协议组成及基本特性,对设计与优化基于Profi net 工业以太网的自动化系统具有一定借鉴。 关键词:Prof i ne t ;实时性;通信连接;同步 中图分类号:T P 393.04!文献标识码:A !文章编号:1001 5531(2008)21 0030 04 The Anal ysis of the Real T i m e Co mmun icati on Protocol i n Profinet !!! SU N Fanji n ,!LIU Yancheng,!PAN X i n x iang (Schoo l ofM arine Eng i n eeri n g ,Da lian M ariti m e Un iversity ,Da lian 116026,Ch i n a) !!Abstract :Based on the analysis o f P ro fi net ?s key techno l ogy ?s constituti on ,its rea l ti m e opti m iza tion tech no l ogy w as survey ed .By ana l yz i ng t he buil d and m ai n tenance of co mmun ica ti on connect ,rea l ti m e protoco l ?s con stituti on and communicati on stra tegy ,RT and I RT ?s communicati on techno logy and rea liza ti onm e t hod ,t he protoco l constit ution and basi c character i stics for P ro fine t rea l ti m e opti m i zati on w ere st udied ,wh ich can be re ference f o r de si gn i ng and opti m izi ng autom ati c system based on Profi net . K ey words :Profi n et ;real ti m e ;co mmun icati on connect ;synch ronous 刘彦呈(1963 ),男,教授,博士生导师,研究方向为工业监控网络。潘新祥(1964 ),男,教授,从事船舶网络化监控技术的研究。 0!引!言 Profinet 是国际组织P NO (Pro fi b us N ati o na l O rganizati o n)提出的用于工业自动化的实时以太网标准[1,2] 。为支持不同工业级应用,Profi n et 提 供了集成式Profinet I O 和分布式自动化中创建模块化设备系统的Pro fi n et CBA [3] 。Profinet I O 对分布式I/O 使用实时通信(RT)和同步实时通信(I R T)协议。RT 通信时钟周期可达10m s 量级,适用于工厂自动化的分布式I/O 系统。I RT 通信时钟周期可达1m s 量级,适用于运动控制系统[4,5]。Profinet CB A 使用TCP /I P 和RT 两种基于组件的通信方式。它允许时钟周期由TCP 协议的100m s 量级降至RT 的10m s 量级,从而更适用于PLC 之间的通信。本文通过分析Profinet 实时性协议的组成,对其通信连接建立及管理、实 时同步机制、等时同步实现方法及关键技术进行 了深入分析,阐述了Profi n et 实时通信解决方案实现方法。 1!Pro fi net 协议架构 传统的以太网使用CS MA /CD (带有冲突监测的载波监听多路访问)协议实现介质访问控制,虽然工业以太网可使用标准的通信协议(如TCP /I P 或UDP /I P)来提高其实时性,但数据包的传输时延很大程度上依赖网络负载而不能预先确定,因此标准协议通信过程中会产生帧过载现象,这即加大传输时延及处理器计算时间,从而延长发送周期,严重影响网络的实时性。为此,Profi net 通过对发送器和接收器的通信栈进行实时性优化,可保证同一网络中不同站点可在一个确定时段内完成时间要求严苛的数据传输。Profine t 30

工业以太网通信标准PROFInet及其应用

工业以太网通信标准PROFInet及其应用 发布日期：2011-09-27 浏览次数：2110 分享到：0 【摘要】：随着信息技术技术的飞速发展,当今自动化技术的发展正日益受到信息技术原理及其标准的重大影响。在自动化领域中集成信息技术可以为企业内部自动化系统间的全局通信提供解决方案,基于工业以太网通信标准的PROFInet通信技术使这种集成 成为可能。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。 1 引言 随着信息技术技术的飞速发展,当今自动化技术的发展正日益受到信息技术原理及其 标准的重大影响。在自动化领域中集成信息技术可以为企业内部自动化系统间的全局通信提供解决方案,基于工业以太网通信标准的PROFInet通信技术使这种集成成为可能。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。PROFInet是一种基于实时工业以太网的自动化解决方案,包括一整套完整高性能并可升级的解决方案,可以为PROFIBUS及其他各种现场总线网络提供以太网移植服务;PROFInet标准的开放性保证了其长远的兼容性与扩展性,从而 可以保护用户的投资与利益。PROFInet可以使工程与组态、试运行、操作和维护更为便捷,并且能够与PROFIBUS以及其它现场总线网络实现无缝集成与连接。工程实践证明,在组建企业工控网络时采用PROFInet通讯技术可以节省近15%的硬件投资。 2 PROFInet通讯标准 PROFInet可以提供办公室和自动化领域开放的、一致的连接。PROFInet方案覆盖了分散自动化系统的所有运行阶段,它主要包含以下方面:（1）高度分散自动化系统的开放对象模型（结构模型）;（2）基于Ethernet的开放的、面向对象的运行期通信方案（功能单元间的通信关系）;（3）独立于制造商的工程设计方案（应用开发）。PROFInet方案可以用一条等式简单而明了地描述:PROFInet=Profibus+具有PROFIBUS和IT标准Ethernet的开放的、一致的通信。 2.1 PROFInet设备的软件结构 PROFInet设备的软件覆盖了现场设备的整个运行期通信,基于模块化设计的软件包含若干通信层,每层都与系统环境一致。PROFInet软件主要包括一个RPC（Remote Procedure Call）层,一个DCOM（Distributed Component Object Model）层和一个专门为PROFInet对象定义的层。PROFInet对象可以是ACCO（Active Connection Control Object）设备、RT auto （Runtime Automation）设备、物理设备或逻辑设备。软件中定义的实时数据通道提供PROFInet对象与以太网间的实时通信服务。PROFInet通过系统接口连接到操作系统（如WinCE）,通过应用接口连接到控制器（如PLC）。

S7-300 PROFINET IO 通信快速入门(更新版)

基于 S7-300 的 PROFINET IO 通讯
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 2-56

目 录
1 PROFINET IO概述............................................................................................................. 4 2 PROFINET IO现场设备简介 .............................................................................................. 5 3 PN IO 组态......................................................................................................................... 6 3.1 本例设备简介............................................................................................................... 7 4 PN IO的组态步骤 ............................................................................................................... 8 4.1 打开Step7 软件............................................................................................................ 8 4.2 新建一个项目 ............................................................................................................ 11 4.3 添加IO Controller....................................................................................................... 13 4.4 对IO Controller进行硬件组态..................................................................................... 15 4.5 对IO Device进行硬件组态 ......................................................................................... 20 4.6 编写用户程序 ............................................................................................................ 27 4.7 设置PG/PC接口......................................................................................................... 28 4.8 设置IO设备名 ............................................................................................................ 33 4.9 下载硬件组态 ............................................................................................................ 37 4.10 下载用户程序........................................................................................................... 41 4.11 测试用户程序........................................................................................................... 42 5 PN IO的诊断 .................................................................................................................... 50 5.1 在线诊断.................................................................................................................... 50
A&D Service & Support
Page 3-56

PROFINET要点

显示订货号 1 PROFINET IO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（IEC 61158）。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（IO device, IO设备）制定由一个中央控制器(IO controller, 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。 IO Supervisor（IO监视设备）用于HMI和诊断。 在PROFINET的结构中，PROFINET IO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。PROFINET IO 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PROFINET IO或PROFIBUS，在STEP7中有着相同的应用程序外观。 2 PROFINET IO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/PB LINK PN IO 将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。 ? IWLAN/PB LINK PN IO 将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET的代理设备。 ? CP343-1 用于连接S7-300到PROFINET，连接现场设备的通讯处理器。 ? CP443-1 Advanced 用于连接S7-400到PROFINET，连接现场设备并带有集成的WEB服务器和集成的交换机的通讯处理器。 ? CP1616 可作为IO设备。用于连接PC到PROFINET，连接现场设备并带有集成交换机的通讯处理器。 ? SOFT PN IO 作为IO控制器，用于运行编程器或PC的通讯软件。 ? STEP7 用于已有的PROFIBUS进行传统方式组态PROFINET。 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。

PROFINET工业以太网总线在RGV上的应用

PROFINET工业以太网总线在RGV上的应用 天羽正扬 摘要 随着汽车产业的发展，对设备的性能也提出了更高的要求，如快速响应、实时通信等。同时，车间内的人身安全和作业负荷也是必须关注的焦点，并且要求简化设计，节约项目成本。本文以汽车厂总装车间的底盘合装RGV为例，由于底盘合装RGV线要求节拍快、精度及自动化程度高等特点，RGV的控制采用了PROFINET工业以太网控制架构来组态系统。作者根据RGV合装线调试及使用中的经验，介绍了PROFINET工业以太网总线的控制原理、应用、及日常维护的部分经验，以与同行共享。 关键词 PROFINET、工业以太网、PROFIBUS、RGV、MES 1 前言 RGV全称叫Rail Guided Vehicle ，即有轨制导车辆。RGV是我们借鉴吸收一汽大众总装合装线经验，并按照自己工艺与德国MBN公司共同开发设计的一条自动化底盘合装线，该线率先同时集成实现了自动跟踪、精确定位、伺服同步举升等关键技术，技术先进且集成度非常高，是总装车间非常重要的工艺装配设备，它的运行质量的好坏直接关系到整车装配的好坏。底层控制采用的是西门子公司PLC和PROFINET总线控制系统。车辆在这里进行动力总成、底盘前后桥与车身的组装，专门设计的底盘托盘与车身吊具通过信息传递互相识别，保证各种不同车型的底盘和车身自动地进行对准和合装，从而保证了车辆统一的装配精度，保证了一致的高品质和有很强的柔性生产能力。 图1：底盘合装RGV线

2基本介绍 PROFINET是一种新的以太网通讯系统，是由西门子公司和PROFIBUS用户协会开发，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。 可用一条等式简单而明了地描述PROFINET方案： PROFINET = PROFIBUS + 具备PROFIBUS 和IT 标准Ethernet 的开放、一致的通信+独立于制造商的工程模型+通过开放对象模型的分散自动化。 PROFIBUS是世界范围内唯一可覆盖从工厂自动化场合到过程自动化应用的现场总线标准，集成PROFIBUS现场总线解决方案的PROFINET是过程自动化领域应用的完美体验。可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保留现有投资。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。 图2.1 PROFINET的8个主要应用模块

profinet和以太网区别

Profinet和以太网的区别 PROFINET是一个开放式的工业以太网通讯协定，主要由西门子公司和PROFIBUS & PROFINET国际协会所提出。其基础是应用TCP/IP及资讯科技的相关标准，是一种实时的工业以太网。 PROFINET=PROFIbus+etherNET，是把Profibus的主从结构移植到以太网上，所以profinet会有与PROFIbus的Master和Slave对应的Controller和Device。另外由于profinet是基于以太网的，所以可以有以太网的星型、树形、总线型等拓扑结构。所以profinet就是把profibus的主从结构和ethernet的拓扑结构相结合的产物。 PROFIBUS是一个用在自动化技术的现场总线标准，是一种具有广泛应用的、开放的数字通信系统，适合于快速、时间要求严格的应用和复杂的通信任务，特别适用于工厂自动化和过程自动化领域。在1987年由德国西门子公司等十四家公司及五个研究机构所推动，是工业控制领域中的主流现场总线标准，被纳入国际标准IEC 61158和IEC 61784中。主要应用于工业通信、加工制造、过程控制、工厂自动化、交通电力等领域。市场调查确认，在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40％，截止2008年底，超过2 800万个设备节点被安装。在2006年，PROFIBUS成为中国第一个工业通信领域现场总线技术国家标准：GB/T 20540-2006。 以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802.3系列标准相类似。包括标准的以太网（10Mbit/s）、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合IEEE802.3标。IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍

卓越信通TSC工业以太网知识百科

卓越信通TSC工业以太网知识百科----ProfiNet 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。 1. 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： 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5－10ms 3. 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。 2. 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。 对于现有的现场总线通讯系统，可以通过代理服务器实现与PROFINET的透明连接。例如，通过IE/PB Link（PROFINET和PROFIBUS之间的代理服务器）可以强一个PROFIBUS网络透明的集成到PROFINET当中，PROFIBUS各种丰富的设备诊断功能同样也适用于PROFINET。对于其他类型的现场总线，可以通过同样的方式，使用一个代理服务器将现场总线网络接入到PROFINET当中。 3. PROFINET运动控制 通过PROFINET的同步实时（IRT）功能，可以轻松实现对伺服运动控制系统的控制。 在PROFINET同步实时通讯中，每个通讯周期被分成两个不同的部分，一个是循环的、确

论工业以太网技术的应用和发展(一)

论工业以太网技术的应用和发展(一) 作者：田晓霞曹其宏薛伟刘雷 论文关键词:工业以太网；特点；趋势；全开放网络 论文摘要:工业以太网控制系统是集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)之后产生的一种新型的工业控制系统。本文简要介绍了工业以太网的特点，并详细论述了工业以太网在控制领域的应用现状以及以太网交换技术的发展趋势，并提出了以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络的观点。 传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础，随着IT技术的飞速发展和工业自动化要求的不断提高，工业控制网络所担负的工作越来越重。与数据信息网络不同，工业控制领域需要一种高速廉价、实时性和开放性好、稳定性和准确性高的网络。以太网（Ethernet）技术支持几乎所有的网络协议,所以在数据信息网络中得到广泛应用，具有传输速度高、低能耗、便于安装、兼容性好、开放性高和支持设备等多方面的优势。工业以太网的开放性使得工业控制网络和企业信息网络的无缝整合方面具有无可比拟的优势。 一、工业以太网技术的特点 以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域，其技术优势非常明显： （一）Ethernet是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。 （二）以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。 （三）软硬件成本低廉，由于以太网技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。 （四）通信速率高，随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高，对信息量的需求也越来越大，有时甚至需要音频、视频数据的传输，目前以太网的通信速率为10M、100M的快速以太网开始广泛应用，千兆以太网技术也逐渐成熟，10G以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快很多。 （五）可持续发展潜力大，在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。 二、工业以太网在控制领域应用现状 工业以太网与现场总线相比，它能提供一个开放的标准，是企业从现场控制到管理层实现全面的无缝的信息集成，解决了由于协议上的不同导致的“自动化孤岛”问题，但从目前的发展看，工业以太网在控制领域的应用主要体现在以下几种形式。 （一）混合Ethernet/Fieldbus的网络结构 这种结构实际上就是信息网络和控制网络的一种典型的集成形式。以太网正在逐步向现场设备级深入发展，并尽可能的和其他网络形式走向融合，但以太网和TCP/IP原本不是面向控制领域的，在体系结构、协议规则、物理介质、数据、软件、实验环境等诸多方面并不成熟，而现场总线能完全满足现代企业对底层控制网络的基本要求，实现真正的全分布式系统。因此，在企业信息层采用以太网，而在底层设备级采用现场总线，通过通信控制器实现两者的信息交换。 （二）专用工业以太控制网络

profinet和以太网区别

profinet和以太网区别 Profinet实时性好，安全性和可靠性能高，复杂用于工业设备之间通讯。 以太网简单，成本低，但由于本身容易产生信号冲突造成性能下降，可靠性降低。但以太网成本低，实效性好，扩展性能好，便于与Internet集成。 profinet(实时以太网)基于工业以太网,具有很好的实时性,可以直接连接现场设备(使用PROFINETIO),使用组件化的设计,PROFINET支持分布的自动化控制方式(PROFINETCBA,相当于主站间的通讯). PROFINET是一种新的以太网通讯系统，是由西门子公司和Profibus用户协会开发。PROFINET具有多制造商产品之间的通讯能力，自动化和工程模式，并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。PROFINET系统集成了基于Profibus的系统，提供了对现有系统投资的保护，它也可以集成其它现场总线系统。 PROFINET是一种支持分布式自动化的高级通讯系统。除了通讯功能外，PROFINET还包括了分布式自动化概念的规范，这是基于制造商无关的对象和连接编辑器和XML设备描述语言。以太网TCP/IP被用于智能设备之间时间要求不严格的通讯。所有时间要求严格的实时数据都是通过标准的ProfibusDP技术传输，数据可以从ProfibusDP网络通过代理集成到PROFINET系统。PROFINET 是唯一使用已有的IT标准，没有定义其专用工业应用协议的总线。它的对象模式的是基于微软公司组件对象模式(COM)技术。对于网络上所有分布式对象之间的交互操作，均使用微软公司的DCOM协议和标准TCP和UDP协议。 在PROFINET概念中，设备和工厂被分成为技术模块，每个模块包括机械、

工业以太网的意义及其应用分析

工业以太网的意义及其应用分析

以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展，在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂，工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势，用数字通信代替传统的模拟信号传输，大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等，降低了系统的硬件成本，被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷，以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等，无法达到全开放的要求，因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展，以太网己成为事实上的工业标准，TCP/IP 的简单实用已为广大用户所接受，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域内，而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟，连接电缆和接口设备价格较低，带宽也在飞速增加，特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现，使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准，最早由Xerox开发，后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展，成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或是更高，传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等，网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式，工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中，Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层，作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后，Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议，TCP用来保证传输的可靠性，IP则用来确定信息传递路线。