菲尼克斯電氣――開(kāi)放靈活的PROFINET解決方案
Open, flexible PROFINET solution from Phoenix Contact
自動(dòng)化產(chǎn)品經(jīng)理 孫林寶
菲尼克斯電氣(中國(guó))公司
Sun Linbao Automation Product Marketing
Marketing Department Phoenix Contact China
Abstract: PROFINE is a real Realtime industry Ethernet solution, can transfer the standard data
(TCP/IP <100ms), factory automation Realtime data (RT <10ms ), motion control isochroous
Realtime data (IRT <1ms ) on the same Ethernet cabling. From application, PROFINET can be
divided into PROFINET I/O and PROFINET CBA. At the same time, PROFINET can integrate the
existing INTERBUS, PROFIBUS and DeviceNet fieldbus product; realize a uniform industry Ethernet
revolution of industry communication and control.
摘要：PROFINET是一種真正的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)，在一條網(wǎng)線上可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP數(shù)據(jù)
(TCP/IP <100ms)、工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(RT <10ms )、運(yùn)動(dòng)控制等時(shí)同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)IRT的同時(shí)傳輸。
從應(yīng)用角度上可以分為：PROFINET I/O和PROFINET CBA，同時(shí)，能夠集成現(xiàn)有的
INTERBUS、PROFIBUS、DEVICENET現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備及其它工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議如：Ethernet IP、
MODBUS TCP，實(shí)現(xiàn)工業(yè)通訊控制系統(tǒng)一網(wǎng)到底的革命。
Key words: Fieldbus、IBS(INTERBUS), PB(PROFIBUS), PN(PROFINET),Industry Ethernet,
Realtime, CBA, Industry Communication, Gateway
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線、IBS(INTERBUS)、 PB(PROFIBUS)、PN(PROFINET)、NET、工業(yè)以太
網(wǎng)、實(shí)時(shí)、基于組件的自動(dòng)化、工業(yè)通信、網(wǎng)關(guān)
信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，自動(dòng)化領(lǐng)域的工業(yè)通訊技術(shù)也在悄然地發(fā)生著變化。工業(yè)以太
網(wǎng)技術(shù)成為自動(dòng)化系統(tǒng)中最為熱門的技術(shù)，PROFINET就是其中最有生命力的事實(shí)上的工業(yè)以
太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一。基于以下幾個(gè)原因：工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET正在源源不斷的應(yīng)用各行各業(yè)的自
動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中。
(cid:122) PROFINET 使用現(xiàn)有的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)并與Ethernet TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)完全兼容；
(cid:122) 以太網(wǎng)早已是辦公領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，在自動(dòng)化領(lǐng)域的高層通信中早已使用了以太網(wǎng)；
(cid:122) 以太網(wǎng)也可以用于控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信；
(cid:122) IT 功能也適用于自動(dòng)化應(yīng)用；
(cid:122) 它為整個(gè)自動(dòng)化市場(chǎng)提供了實(shí)時(shí)功能；
(cid:122) RT是用于工廠自動(dòng)化的快速而簡(jiǎn)練的解決方案；
1(cid:122) IRT適用于運(yùn)動(dòng)控制高的端需要；
(cid:122) RT和IRT都完全與IEEE 802.3 兼容，并且支持整個(gè)TCP/IP帶寬（64-1536字節(jié)報(bào)文）；
(cid:122) PROFINET支持CBA技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)單元之間的互操作；
(cid:122) 它集成了現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案：INTERBUS、PROFIBUS、DeviceNet；
(cid:122) 它提供了已經(jīng)被監(jiān)證的安全性功能INTERBUSsafety、PROFIsafe RT
通過(guò)對(duì)分散式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)PROFINET IO 集成，采用通常的INTERBUS 的IO視點(diǎn)，從而
可將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的IO 循環(huán)地傳輸給PLC 的過(guò)程映像。PROFINET IO描述的設(shè)備模型，以
INTERBUS的關(guān)鍵特性為基礎(chǔ)，并由模塊、通道、采集點(diǎn)組成?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特性通過(guò)基于XML
的GSD(General Station Description)文件來(lái)描述。
PROFINET基于組件自動(dòng)化模型在分布式裝備中是非常高效的技術(shù)。組件模型將機(jī)器或裝
備的自治模塊描述為工藝技術(shù)模塊?；诠に嚰夹g(shù)模塊而開(kāi)發(fā)的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)化了裝備
和機(jī)器的模塊化設(shè)計(jì)，從而顯著地簡(jiǎn)化了裝備和機(jī)器零部件的重復(fù)使用。因此大量地減少了工
程設(shè)計(jì)成本。
PROFINET 根據(jù)通信采用不同的性能等級(jí)：PROFINET通過(guò)TCP/UDP 和IP 在標(biāo)準(zhǔn)通道
上發(fā)送非苛求時(shí)間的數(shù)據(jù)，例如：參數(shù)、組態(tài)數(shù)據(jù)和互連信息。這滿足了自動(dòng)化層與其它網(wǎng)絡(luò)
（MES，ERP）的連接需求；對(duì)于生產(chǎn)裝備內(nèi)苛求時(shí)間的過(guò)程數(shù)據(jù)的傳輸，它采用實(shí)時(shí)通道RT
（軟實(shí)時(shí)）。它是作為基于可用控制器的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的；對(duì)于同步應(yīng)用，可采用等時(shí)同步實(shí)時(shí)
通信（IRT）。它允許在時(shí)鐘速率為1ms時(shí)，抖動(dòng)精度為1μs。
PROFINET 網(wǎng)絡(luò)安裝依據(jù)工業(yè)環(huán)境下以對(duì)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的特殊要求。它們給設(shè)備制造商提供
清晰的設(shè)備接口規(guī)范和布線要求?！癙ROFINET 安裝導(dǎo)則”給裝備制造商/操作人員提供以太
網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安裝的簡(jiǎn)單規(guī)則。
網(wǎng)絡(luò)管理覆蓋了在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中PROFINET 設(shè)備管理的所有功能。這包括設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)組
態(tài)、網(wǎng)絡(luò)診斷。對(duì)于Web集成，PROFINET 采用基于以太網(wǎng)的技術(shù)，而且借助互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)技
術(shù)可訪問(wèn)PROFINET 組件。為了獲得與其它系統(tǒng)范圍的開(kāi)放鏈接，PROFINET 采用OPC DA
和DX。
PROFINET的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是從現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案（例如：INTERBUS、PROFIBUS
DP、DeviceNet）到基于以太網(wǎng)的PROFINET的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。對(duì)于設(shè)備/裝備/機(jī)器制造商和最終用
戶來(lái)說(shuō)，這就是對(duì)現(xiàn)有投資的重要保護(hù)
從上面內(nèi)容的闡述來(lái)看PROFINET不僅僅是一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而且是一個(gè)完整的自動(dòng)
化解決方案。它使用TCP/IP 和IT 標(biāo)準(zhǔn)，符合基于工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)化體系，覆蓋了自動(dòng)
化技術(shù)的所有要求；能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線的無(wú)縫集成。更重要的是PROFINET所有的事情都在
一條電纜中完成，IT 服務(wù)和TCP/IP 開(kāi)放性沒(méi)有任何限制；它可以滿足.用于所有客戶需要的統(tǒng)
一的通信；從高性能到等時(shí)同步可以伸縮的實(shí)時(shí)通信。現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
IEC-61158的第10類型。菲尼克斯電氣作為PROFINET技術(shù)兩大主要研發(fā)者之一，可以提供全
2面的產(chǎn)品系統(tǒng)解決方案。
在圖1中，詳細(xì)闡述了了一個(gè)典型的PROFINET解決方案系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，從上到下依
次分為五大部分：
(cid:122) 用于PN IO控制器的編程軟件PC WORX 5
(cid:122) 面向靈活的工業(yè)以太網(wǎng)PN IO設(shè)備模塊化交換機(jī)MMS
(cid:122) 強(qiáng)大緊湊的模塊化控制系統(tǒng)的PN IO控制器（即支持PN的PLC）
(cid:122) 支持PN技術(shù)的IO設(shè)備（包括D耦合器、電源、IO、功能模塊等）
(cid:122) 在PN上作從站同時(shí)在INTERBUS上作主站的PN/IBS代理服務(wù)器。
菲尼克斯電氣――開(kāi)放靈活的PROFINET解決方案
PROFINET IO 監(jiān)視器
編程軟件PC WORX 5
PROFINET IO設(shè)備
管理型模塊化交換機(jī)
PROFINET IO 控制器 PROFINET IO 控制器
PROFINET IO PN/IBS代理服務(wù)器
圖1
一、 全中文自動(dòng)化編程軟件PC WORX 5（如圖2）
3PC WORX PRO LIC
(cid:122) PC WORX 5是AUTOMATIONWORX Software Suite 2006 V1.2中文版本軟件包
的核心軟件。同時(shí)還包括了Diag+ V1.21，Diag+ NetScan V1.00等專用工具。
(cid:122) PC WORX 5中文版是國(guó)內(nèi)第一套中文版工控軟件。該軟件集成了三大功能：
INTERBUS組態(tài)、編程和診斷功能。軟件編程符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持語(yǔ)
句表、結(jié)構(gòu)文本、梯形圖、功能塊圖和順序功能圖等5種編程語(yǔ)言。故障診斷采用
Diag+或者Diag+ NetScan，通過(guò)在線診斷，進(jìn)行精確和快速的故障定位，告訴用
戶故障類型和解決辦法，可保證系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間最短。
(cid:122) PC WORX 5中文版對(duì)操作界面和幫助文件等進(jìn)行了全面的中文化，并可直接采用
中文字符定義變量和進(jìn)行編程，極大地方便了中國(guó)用戶學(xué)習(xí)和使用PCWORX軟
件。
(cid:122) PC WORX 5通過(guò)綜合的交叉編譯功能來(lái)滿足對(duì)特殊編程語(yǔ)言的需求。編程語(yǔ)言
FBD，IL和LD可以交叉編譯成任何一種其他編程語(yǔ)言來(lái)滿足特殊的需求。ST可以
被翻譯成FBD，IL和LD?？梢杂米钕矏?ài)的語(yǔ)言編程，PC WORX 5可以在同一時(shí)
間滿足客戶不同的需求。
(cid:122) PC WORX 5可以使用拖曳的方法來(lái)連接自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件和硬件。變量的數(shù)據(jù)方
向由相應(yīng)過(guò)程數(shù)據(jù)條目的連接所決定，軟件還可以自動(dòng)產(chǎn)生出變量。智能過(guò)程數(shù)
據(jù)編輯器在分配過(guò)程數(shù)據(jù)時(shí)提供了一條非常直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄒ詼p輕的工作負(fù)荷。

尊敬的用戶，開(kāi)放靈活的PROFINET解決方案是我們電氣行業(yè)針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一種先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。PROFINET是由德國(guó)自動(dòng)化設(shè)備制造商聯(lián)盟（VDI/VDE Verband der Deutschen Elektrotechnik und Elektronik e.V.）開(kāi)發(fā)并推廣的一種基于工業(yè)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，它旨在提供一種高度集成、可擴(kuò)展且適應(yīng)性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 這種解決方案的特點(diǎn)在于其開(kāi)放性，支持多種不同的設(shè)備和廠商間的無(wú)縫連接，無(wú)論是傳統(tǒng)的PLC、SCADA系統(tǒng)，還是現(xiàn)代的工業(yè)IoT設(shè)備如傳感器、執(zhí)行器和機(jī)器人等，都可以輕松接入PROFINET網(wǎng)絡(luò)。靈活性體現(xiàn)在它能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，構(gòu)建從簡(jiǎn)單的單個(gè)站點(diǎn)到復(fù)雜的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足不同規(guī)模和復(fù)雜程度的工廠對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換、過(guò)程控制以及信息共享的要求。 通過(guò)使用開(kāi)放靈活的PROFINET解決方案，您的企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間高效的信息傳輸，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高自動(dòng)化水平，并為未來(lái)的技術(shù)升級(jí)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如果您有關(guān)于PROFINET的具體應(yīng)用問(wèn)題或需要進(jìn)一步的技術(shù)咨詢，請(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們。