PROFInet与现场总线的集成应用.docx

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1、PROFInet与现场总线的集成应用推出的在Profibus与以太网间全开放的通讯协议，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为自动化通讯领域提供了一个完好高性能并可晋级的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障平安以及网络平安等当前自动化领域的热门话题，并且，作为跨供给商的技术，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可以实如今各种不同场合的应用，完成各种不同需求的控制任务，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通讯、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT

2、标准和信息平安、故障平安和经过自动化。总的来讲可用一条等式简单而明了地描绘PROFInet方案：PROFInet=Profibus+具有Profibus和IT标准Ethernet的开放、一致的通讯+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。根据响应时间的不同，PROFInet支持以下三种通讯方式：TCP/IP标准通讯、实时RTReal-Time通讯、同步实时IRTIsochronousReal-Time通讯。这三种选择覆盖了从治理层到工厂成的自动化范围，是PROFInet的核心。2.2PROFInet与现场总线集成由于PROFInet提供了与各种现场总线的开放的接口,作为下一代的现

3、场总线，不仅仅可以包容Profibus，而且PROFInet可以从现有所有的现场总线解决方案到基于以太网的PROFInet的无缝转换，且无需修改现有设备，进而极大保护了设备制造商、成套装置或者机器制造商和终端用户的投资，这是将基于以太网的PROFInet技术应用于经过自动化的首要目的。并且该方案确保了具有广泛的一致性,它使得各种层次的用户使用同样的机制进展通讯和协同运行。这方面既包括自动化设备间的横向通讯自动化集成也包括办公室、治理和现场层用户间的纵向通讯企业集成。PROFInet提供了一个在PROFInet环境下协调现有Profibus和其它现场总线系统的模型。这表示，你可以构造一个由现场总

4、线和基于以太网的子系统任意组合的混合系统。这就可以进展从基于现场总线的系统向PROFInet的连续技术转移。PROFInet为连接现场总线提供了以下两种方法：1通过代理效劳器的现场总线设备集成：在以太网上，代理效劳器是一个或者多个现场设备例如：Profibus上的现场设备的代表。每个现场设备代表一个独立的PROFInet组件。采用代理效劳器方案，PROFInet提供了从现有设备到新安装的设备之间的全透明转换。这种方法可以包含任何一种现场总线协议，在ProfibusDP的情况下，一方面，代理效劳器是Profibus主站，它协调Profibus节点的数据交换;另一方面，代理效劳器是与PROFIne

5、t通讯的以太网设备。代理效劳器可以作为例如PLC、基于PC的控制或者作为一个简单的网关实现。2整个现场总线应用集成：每个现场总线段可以作为组件模型框架内的PROFInet组件集成，该组件又成为PROFInet的设备，使别的现场总线如Interbus、ProfibusDP处于PROFInet系统的较低级别。为了现有的装备可以与PROFInet通讯，PROFInet组件中的现场总线主站必须具备PROFInet功能。这表示，在组件中采用现有现场总线机制如ProfibusDP，而在该组件的外部那么采用PROFInet机制。采用上述集成方案，PROFInet不仅可以集成Profibus，而且还可以集成其

6、它现场总线系统如：FF，DeviceNet，Interbus，CC-Link等。其做法是，定义一个总线专用的组件接口用于相应总线所选择的数据传输的映像，并将它保存在代理效劳器中。这就允许各种现场总线一下子就能与PROFInet连接。3.PROFInet与现场总线集成的详细应用目前全世界范围内，PROFInet应用还不广泛，十分是在我国才刚刚起步，只有少数的公司和单位采用PROFInet方案。假设要使PROFInet在自动化领域占有一席之地不能以替换现有系统作为解决方法，而应该可以使这些系统简单地融入PROFInet。由于最终用户的控制系统都是经过了长期调试而比拟稳定的，他们想要的只是通过更新消

7、费线或者扩展设备来晋级现有的总线构造无需因修改而发生任何额外费用，以到达进步消费力，降低本钱等目的;且装备和机器制造商希望可以将其经过现场考验的和文档化的系列设备用在PROFInet自动化工程中无需作任何修改。因此开发研究PROFInet与现有总线的集成应用成为PROFInet的关键技术之一。由于Profibus在现场总线的应用中占有相当大的比例，所以本例以它为代表介绍PROFInet的集成研究。通过下面的详细工程来讲明怎样实现PROFInet与PORFIBUS的集成：现场被控设备有两台三容器液位装置、两个皮带传输机、三台立式电炉。三容器液位控制系统是一个双输入双输出的系统，通过控制水泵阀位的

8、开度使三容器的液位到达我们的设定值。皮带传输机是通过控制变频器的频率来改变皮带传输机传输速度。立式电炉是一个双输入双输出的温度场控制对象，通过控制占空比来控制电炉的温度。原先整个系统由三层网络构成：底层是现场设备层，中间层为监控层，上层为信息治理层。现场设备层是以Profibus-DP总线为根底，现场设备互连，集成了PLC系统的现场层分布式控制网络Infranet;监控层是处于环形工业以太网Ethernet中。用三路Profibus-DP总线分别控制这三个对象：DP总站为西门子SIMATICS7系列PLC;智能传感器、执行器、变频器等现场级设备等作为DP从站。为了知足现场层到治理层通讯的连续性

9、以增加消费经过的透明度优化公司的运作，现将具有Profibus和IT标准的开放透明的PROFInet引入到该系统中，用PROFInet替换Ethernet作为中间层，包括工厂对于车间设备的治理控制单元或者软件，通过上层信息治理层可与Internet相连。为了保证自动化系统的可靠性可以通过构成冗余的双环形网络来实现，这也是PROFInet的上风之一：可以创立灵敏的网络构造。我们可以通过PROFInet与现场总线的接口来监控车间各设备的运行，到达对治理层和现场层流程化、理性化集成的目的。详细解决方案：原先用于控制三容器和电炉的Profibus系统继续使用，而皮带传输机单元直接在PROFInet上进

10、展更新和扩展。这样原先的Profibus现场总线段以组件形式处于较低层，可看作是PROFInet上的现场设备，详细包括各被控对象的各个工段、控制器、执行元件、现场设备如传感器、仪表、自动化设备等。在PROFInet标准中，对代理效劳器可以连接的Profibus设备或者别的总线设备数目没有限制，例如西门子产品支持64台Profibus设备。原先的Profibus的现场设备那么通过代理效劳器与PROFInet通讯。此时，一方面，代理效劳器是Profibus主站，它协调Profibus节点的数据交换;另一方面，代理效劳器是与PROFInet通讯的以太网设备。代理效劳器可以作为PLC、基于PC的控制或

11、者作为一个简单的网关实现。align=center图1PROFInet与Profibus的集成应用网络构架片断/align通讯程序的独立和代理效劳器技术的使用使得已经存在的Profibus系统可以无需作任何修改而完全保存下来继续使用。所需要的就是在该新机器组态的工程设计时将这些组件之间的通讯关系进展互连。当然，负责Profibus系统的控制器PLC必须由以太网模块硬件和软件和代理效劳器功能软件来扩展。代理效劳器功能确保了PROFInet专用的视图作为控制系统内的一个工艺技术模块封装。组件由机器或者装备的制造商创立为工艺技术模块的映像。通过本例可以讲明Profibus和PROFInet可互相独立

12、地共存于整个系统中;而且它突出表现出已经存在的子设备的简单易行的集成。今天，Profibus是世界范围内唯一可覆盖从工厂自动化场合到经过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是经过自动化领域应用的完美体验。而且PROFInet成功地实现了工业以太网和实时以太网技术的统一，使得工业以太网技术向底层现场级控制的延伸成为可能。由于PROFInet完全透明的兼容传统工业以太网和办公室以太网，因此，通过使用PROFInet就可以在整个工厂内实现统一的网络架构，真正实现了一网到底，为企业的信息化提供了坚实的通讯平台，大大地进步了工厂的消费率。4.结论尽管PROFI

13、net在概念上不同于像Profibus那样的现场总线系统，但是它已经成功地定义了从现场总线向以太网的全透明网络转换策略。可在基于PROFInet的系统中使用其Profibus产品，而不必做任何更改。目前已装经过仪表在将来仍可在PROFInet环境中使用。起初，只有ProfibusDP将被PROFInet所取代，ProfibusPA、HART和FF网络保持不变。但现今各总线都可以融入到PROFInet。“用于经过自动化的PROFInet这一中心主题在2006年的一次PI参谋委员会会议中首先被提出。PI的目的是在2006年年末时，完成用于连接ProfibusPA和HART设备的技术标准;FF连接将

14、在2007年讨论。用于经过自动化、具有全面系统才能的PROFInet系统有望在2020/2020年实现。它意味着目前全世界80%的总线应用可以成功向下一代以太网现场总线自然过渡。参考文献：1PROFInetSpecificationV2.0.SEB/OL.:Profibus.2PoppM.PROFInet2linkingworldsA.20018thIEEEInternationalConferenceonC.2001.5195223习博，方彦军.从工业网到以太网工业数据传输与发布的解决方案.微计算机信息J，2005,212:148-1494Ferrari.P,Flammini.A,Vitturi.S.PerformanceanalysisofPROFInetnetworks.ComputerStandards&InterfacesJ,Apr2006,Vol.28Issue4,p369-385,17p5Robertinit,A.PROFInet:theFutureoftheEthernet2BasedAutomationD.IPLnetWorkshop.20036ProfibusInternational.PROFInet_连接各个领域J.仪器仪表标准化与计量,2001,2:24-27.