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總線專題:第六講 PROFINET(下)

作者: 時間:2016-12-16 來源:網絡 收藏

PROFINET的功能范圍見圖11,圖中PG為編程器,PC則為各人計算機。

5. 分布式自動化組件與技術模塊之間的關系

在PROFINET CBA中,技術模塊是PROFINET根據生產過程中某一工序定義了機械、電氣/電子和控制邏輯/軟件部分。(見圖8)。

而在成套設備工程設計中工藝技術模塊的代表被稱為PROFINET組件。每個PROFINET組件都有一個接口,他包含與其它組件交換工藝技術變量。

在工廠自動化(FA)中,較典型的生產線,如汽車和飲料生產線。用這種方法確實是非常方便的,而且是十分有效的,能節省工程費用和縮短投產時間。但對于過程自動化(PA)而言。某些生產過程,特別是牽涉到熱力過程,有關熱交換的機理非常復雜,要編制技術模塊,恐怕就比較困難了。

6.關于PROFINET通信

(1)在PROFINET中基于以太網的通信是可以縮放的,他具有3種性能等級:

1)用于非苛求時間數據的TCP/ODP和IP,例如參數賦值和組態。

2)用于苛求時間(time critical)過程數據的軟實時(SRT),他用于工廠自動化(FA)領域。

3)用于時間要求特別嚴格的等時同步實時,例如運動控制的應用。

這三種性能等級的PROFINET通信覆蓋了自動化應用的全部范圍。見圖12

圖中的HMI為人機接口(Haman Machine Interface)

(2)軟實時(SRT)

因為實時通信和基于TCP的IT通信在PROFINET中是在同一根線上的,為了能滿足實時的要求,PROFINET有一個優化的實時通道--軟件實時通道。見圖13

圖13中HTTP為超文本傳輸協議(用于因特網的應用協議),SNMP為簡單網絡管理協議(基于TCP/IP的通信協議,用于維護和監控網絡組件),而DHCP則為動態主機配置協議(事實上的標準,用于在一個預定義范圍內,IP地址的動態發布和管理)。

(3)等時同步實時(IRT)

對于運動控制而言,它要求刷新速率在1ms,100節點的連續循環的抖動精度為1µs。為了滿足這些需求,PROFINET在快速以太網的層2協議上已定義了時間間隔控制的傳輸方法IRT。參見圖14。

通過具備上述精度的參與設備(網絡組件和PROFINET設備的時間同步化,可在網絡中規定時間間隔,在此時間間隔內傳輸自動化任務所必需的關鍵數據。通信循環被分成二個部分。即為時間確定性部分和開放性部分。循環的實時報文在時間確定性通道中傳輸,TCP/IP報文則在開放性通道中傳輸。這種處理方法可與高速公路媲美,最左邊的通道總是為時間要求最緊迫的車輛(實時通道)而保留的,由此防止其他車道上的用戶(TCP/IP通信)占用此車道,甚至在右邊車道交通阻塞的情況下也絕不能影響時間要求緊迫(苛求時間)的車輛的交通(通信)。

最后要說明的一點,就是等時同步數據傳輸的實現是基于硬件,具備此功能的ASIC(專用芯片)包括用于實時數據的循環同步和時間間隔保留功能。基于硬件的實現能夠獲得所要求的異常重要的順序精度要求,同時也解放了承擔PROFINET設備通信任務的處理器。這就免除了繁瑣的計算,從而可為自動化任務提供較完美的解決方案。

7.PROFINET的現狀和未來

在目前世界上各大現場總線的組織或跨國大公司都在積極開發各自基于實時工業以太網的網絡,而PROFINET則是走在最前邊的,涵蓋面也最廣,但目前還在不斷地完善之中,例如故障安全、運動控制、網絡安全和用于過程工業的PROFINET(包括有防爆要求在內),這些問題也正是各大公司所面臨而需要解決的共同問題,至于供電問題則目前二種解決辦法:一是信號線規信號線,全雙工的話為4線;另外加2線供電,2芯各用,共8線;二是為POE(Power on Ethernet)。即在信號線上供電,這就省供電線了。

預計PROFINET到2007年將趨于完善,2008年將成為國際標準(新的IEC61158)。而在新的國際標準IEC61158中,其類型將會有十多種之多。


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