Profinet-实时教学讲解课件

Klicken Sie,um die Formate des Vorlagentextes zu bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,*,Service&Support,Titelmasterformat durch Klicken bearbeiten,*,PROFINET,实时,PN IO with RT,PN CBA with RT,PN IO with IRT,需求和发展趋势,PROFINET,实时,Profinet,A&D,CS2 FA,自动化发展趋势,集中控制,-,分布式控制,在所有的自动化层上使用以太网,在自动化系统中开放式的,IT,标准得到更多的应用,IT,和自动化系统一起发展,需求,&,发展趋势,形成统一网络的结构,减少接口,设备的安装范围更广阔,至上而下从企业控制层直到现场层的连续,在自动化系统中使用,IT-,技术的优势,远程访问,Web,服务,软件更新,相对当前系统的高级之处,更高的性能,没有数量的限制,操作简单,为什么在工业环境中使用以太网,?,需求,&,发展趋势,Industrial Automation,工业自动化对于以太网的特殊要求,Industrial,approved Installation,Plant wideEngineering,High Availability,QuickReaction Times,EfficientNetwork and,DeviceDiagnostics,Configurable,Access Protection,Safety approved,Applications,Integrationof existing,Plants,需求,&,发展趋势,PROFINET,基于工业以太网标准,全面地解决方案,!,PROFINET,IT-Standards&Security,Process,DistributedIntelligence,DistributedField Devices,Motion,Control,Real-time,Communication,Network Installation,Safety,Answer:PROFINET,PROFINET,是由,PROFIBUS&PROFINET International(PI),推出的,开放式工业以太网标准,PROFINET,是基于工业以太网,PROFINET,遵循,TCP/IP,和,IT,标准,PROFINET,是实时以太网,PROFINET,可以无缝集成现场总线系统,PROFINET,解决方案,!,PROFINET,PROFINET,from,PROFIBUS International,此体系的开发是依靠,12,工作组,大约,140,员工,来自,60,公司,PROFINET,来自世界上最大的现场总线组织,PROFIBUS&PROFINET International(PI),在世界上拥有超过,1,400,成员,25 Regional,Associations,(RPA),35 PI,Competence,Center(PICC),8 PI Test Laboratories(PITL),PROFINET,模块化设计可以更好的对工程进行保存和移植,可以保护投资方利益，可以集成现有的,PROFIBUS,设备等,由于基于以太网和,IT,标准，因而有很强的适应性,运动控制的性能提高了,40,倍,PROFINET,the,main,topics,PROFINET,PROFINET,用一条电缆执行所有任务,IndustrialEthernet,Web/TCP/IP,Diagnostics,WLAN,HMI,PLC,PG/PC,Field device,Field device,一般情况下的自动化系统拓扑,PLC,PROFINET,Field device,Field device,IndustrialEthernet,Web/TCP/IP,Diagnostics,IWLAN,PROFINET,体系下的自动化系统拓扑,HMI,PG/PC,PLC,Field device,Drive,MotionControl,Access-,Point,PROFINET,用一条电缆执行所有任务,PROFINET,对用户产生的利益和附加值,连接任意一个自动化设备到任意一点上,所有自动化应用程序的运行仅仅通过一条电缆，如：,Real-time,和,TCP/IP,标准自动化系统和故障安全系统也仅通过一条电缆,;,如果必要的话,通过工业,WLAN,也可以把无线接入自动化系统中,对于工程实施，设备安装和维护来说具有更好的灵活性和更低的成本,PROFINET,用一条电缆执行所有任务,!,PROFINET,术语,实时性,(Real time),系统在预定的时间内处理外部事件,确定性,(,Determinism,),系统的动作可预测,(,确定的,),反应时间,(,Latency,),事件发生到对该事件做出响应的时间间隔,抖动,(,Jitter,),反应时间的波动,同步,(,Synchronism,),事件的同时发生,等时性,(,Isochronisms,),确保传输带宽,PROFINET,访问方法,E,thernet,采用随机争用型介质访问方法,(CSMA/CD),存在的问题：如果网络负载过高，无法预测网络延迟时间,Transmitter,Switch,Switch,Switch,Switch,Switch,Switch,Receiver,A,B,C,D,E,F,Further stations,只要有通信需求，各以太网节点,(A-F),均可向网络发送数据,报文可能在主干网中被缓冲,PROFINET,实时,使用,CSMA/CD,进行冲突识别,交换技术,以太网帧的优先级划分在,IEEE 802.1q,标准中定义,四个额外的数据字节用于控制不同优先级数据帧的传输,数据帧,1,正在发送中，无法中断正在进行的传输任务,数据帧,2,的优先级低于数据帧,3,，因而被暂时搁置,Port 1,Queue,for port 1,Port 2,Port 3,1,3,2,1,3,2,1,2,3,PROFINET,实时,改善的通信堆栈性能,数据准备和处理所需的时间与通信无关,优化通信堆栈循环时间,线路传输时间可忽略,(100 Mb/s),提供,数据,通信堆栈,提供者,处理,数据,通信堆栈,消费者,传输,T1,T2,T3,PROFINET,实时,现场通信中的,QoS,要求,QoS,级别,1,2,3,4,应用类型,控制器之间,分布式,IO,设备,运动控制,组态编程,/,参数,反应时间,100ms,10ms,1ms,尽力,抖动,/,/,1us,PROFINET,实时,如何获得以太网,QoS,使用专用交换技术和全双工,FCX,通道,遵循,IEEE802.1D/Q,的优先级别，采用服务分类,CoS,机制,时间要求严格的应用场合，如：,RT,“,尽力“应用场合,如：,VLAN,优化设备处理时间,PROFINET,实时,Real-time,通信,DezentraleFeldgerte,Dezentrale,Feldgerte,PROFINET,IT Standards&,Security,Process,Distri-,buted,Automation,Distributed,field,devices,Motion,Control,Real-timecommunication,NetworkInstallation,Safety,PROFINET,实时,PROFINET,实时通信,PROFINET,根据性能不同可划分为两种实时类型,(,Ethertype,0 x8892).,实时,(RT):,使用标准网络器件,工作特性与目前的现场总线类似,(,如,PROFIBUS),典型应用场合：工厂自动化,基于地址的通信,等时实时,(IRT):,时钟同步的通信,借助硬件,Switch-ASIC,芯片,典型应用场合：运动控制中的驱动控制,基于时间的通信,PROFINET,实时,RT,通信要求,更新时间,工厂自动化：,5-10 ms,运动控制：,1 ms,，抖动,1s(,时间同步,),处理器负责应用程序的处理，实时通信不应过分占据处理器资源,处理器的主要任务是处理应用程序,实时通信必须可应用于现有的以太网络结构中,对现有通信不造成影响,使用标准网络器件,(,如交换机,),装置采用标准以太网控制器,PROFINET,实时,实时通信：,RT,RT,RT,具备类似于,PROFIBUS,的实时特性,总线循环时间实际可达,5,至,10 ms,PROFINET,与,TCP/IP,标准完全兼容，不受任何限制,IT services,1 ms,10 ms,100 ms,Internet,工厂自动化,运动控制,TCP/IP,IRT,RT,PROFINET,实时,RT,通信堆栈,标准通道,TCP/IP,和,UDP/IP,组态和参数化,诊断数据,装载,网络连接,建立用户数据通信通道,实时通道,RT,高性能、循环用户数据传输,事件出发的消息,/,报警,实时,RT,实时,1,Ethernet,TCP/UDP,PROFINET,应用程序,IT,应用,e.g.,HTTP,SNMP,DHCP.,标准数据,过程数据,IP,2,1,2,PROFINET,实时,PROFINET,报文的结构,依照,IEEE 802.3,标准的报文格式,PROFINET real-time,报文的,Ether type,0 x0800:IP,报文,0 x8892:PROFINET,real-time,报文,通过,Frame-ID,确定接收数据的分配,循环传输,(,过程值,),事件触发传输,(,报警和事件,),状态信息,设备和数据状态,(,如：运行，停止，错误,),Pre-,ambel,7 Byte,Source,MAC,6 Byte,Dest,.MAC,6 Byte,Priority,Tagging,*,4 Byte,FrameID,2 Byte,FCS,4 Byte,Prozess,data,up to 1440 Byte,Sync,1 Byte,Ether-,type,2 Byte,Ethernet Frame,StatusInformation,4 Byte,PROFINET,specific,Ethernet-Standard,*,According,to 802.1 Q,PROFINET,实时,STEP 7,中组态,PROFINET IO RT,PN IO with RT,更新时间,组态中定义了时间,Phase=Send clock,在此时间内过程数据将被发送,在同一个时间片内，实时数据和,TCP/IP,数据可以被一起发送,所有设备数据更新数据的时间和就是,update,time,1,2,3,1,3,TCP/IP,TCP/IP,TCP/IP,1,2,3,TCP/IP,.,Update,time e.g.2ms,Send clock,e.g,.1ms,1,Phase2,Phase3,Phase1,PN IO with RT,iMap,组态,PROFINET CBA RT,PN CBA with RT,IT services,1 ms,10 ms,100 ms,Internet,工厂自动化,运动控制,TCP/IP,IRT,RT,等时实时通信,IRT,运动控制要求,总线周期小于,1 ms,时钟同步及确定性,抖动小于,1s,Time scheduled transmission,PN IO with IRT,IRT,通信堆栈,标准通道,TCP/IP and UDP/IP,组态和参数化,诊断数据,装载,网络连接,建立用户数据通信通道,实时通道,IRT,同步用户数据传输,抖动,1,sec,实时,RT,IRT,实时,1,Ethernet,TCP/UD