總線專題：第六講 PROFINET（下）

PROFINET的功能范圍見圖11，圖中PG為編程器，PC則為各人計(jì)算機(jī)。

5. 分布式自動(dòng)化組件與技術(shù)模塊之間的關(guān)系

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

而在成套設(shè)備工程設(shè)計(jì)中工藝技術(shù)模塊的代表被稱為PROFINET組件。每個(gè)PROFINET組件都有一個(gè)接口，他包含與其它組件交換工藝技術(shù)變量。

在工廠自動(dòng)化（FA）中，較典型的生產(chǎn)線，如汽車和飲料生產(chǎn)線。用這種方法確實(shí)是非常方便的，而且是十分有效的，能節(jié)省工程費(fèi)用和縮短投產(chǎn)時(shí)間。但對于過程自動(dòng)化（PA）而言。某些生產(chǎn)過程，特別是牽涉到熱力過程，有關(guān)熱交換的機(jī)理非常復(fù)雜，要編制技術(shù)模塊，恐怕就比較困難了。

6.關(guān)于PROFINET通信

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

1）用于非苛求時(shí)間數(shù)據(jù)的TCP/ODP和IP，例如參數(shù)賦值和組態(tài)。

2）用于苛求時(shí)間（time critical）過程數(shù)據(jù)的軟實(shí)時(shí)（SRT）,他用于工廠自動(dòng)化（FA）領(lǐng)域。

3）用于時(shí)間要求特別嚴(yán)格的等時(shí)同步實(shí)時(shí)，例如運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用。

這三種性能等級(jí)的PROFINET通信覆蓋了自動(dòng)化應(yīng)用的全部范圍。見圖12

圖中的HMI為人機(jī)接口（Haman Machine Interface）

（2）軟實(shí)時(shí)（SRT）

因?yàn)閷?shí)時(shí)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(shí)時(shí)的要求，PROFINET有一個(gè)優(yōu)化的實(shí)時(shí)通道--軟件實(shí)時(shí)通道。見圖13

圖13中HTTP為超文本傳輸協(xié)議（用于因特網(wǎng)的應(yīng)用協(xié)議），SNMP為簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（基于TCP/IP的通信協(xié)議，用于維護(hù)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組件），而DHCP則為動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，用于在一個(gè)預(yù)定義范圍內(nèi)，IP地址的動(dòng)態(tài)發(fā)布和管理）。

（3）等時(shí)同步實(shí)時(shí)（IRT）

對于運(yùn)動(dòng)控制而言，它要求刷新速率在1ms，100節(jié)點(diǎn)的連續(xù)循環(huán)的抖動(dòng)精度為1µs。為了滿足這些需求，PROFINET在快速以太網(wǎng)的層2協(xié)議上已定義了時(shí)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(shè)備（網(wǎng)絡(luò)組件和PROFINET設(shè)備的時(shí)間同步化，可在網(wǎng)絡(luò)中規(guī)定時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)傳輸自動(dòng)化任務(wù)所必需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通信循環(huán)被分成二個(gè)部分。即為時(shí)間確定性部分和開放性部分。循環(huán)的實(shí)時(shí)報(bào)文在時(shí)間確定性通道中傳輸，TCP/IP報(bào)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(shí)間要求最緊迫的車輛（實(shí)時(shí)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(shí)間要求緊迫（苛求時(shí)間）的車輛的交通（通信）。

最后要說明的一點(diǎn)，就是等時(shí)同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)是基于硬件，具備此功能的ASIC（專用芯片）包括用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的循環(huán)同步和時(shí)間間隔保留功能。基于硬件的實(shí)現(xiàn)能夠獲得所要求的異常重要的順序精度要求，同時(shí)也解放了承擔(dān)PROFINET設(shè)備通信任務(wù)的處理器。這就免除了繁瑣的計(jì)算，從而可為自動(dòng)化任務(wù)提供較完美的解決方案。

7.PROFINET的現(xiàn)狀和未來

在目前世界上各大現(xiàn)場總線的組織或跨國大公司都在積極開發(fā)各自基于實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，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(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)安全和用于過程工業(yè)的PROFINET（包括有防爆要求在內(nèi)），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(hào)線規(guī)信號(hào)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(hào)線上供電，這就省供電線了。

預(yù)計(jì)PROFINET到2007年將趨于完善，2008年將成為國際標(biāo)準(zhǔn)（新的IEC61158）。而在新的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158中，其類型將會(huì)有十多種之多。