PROFINET总线技术基础ppt课件

PROFINET总线技术基础 1工业以太网 2PROFINET基础 3PROFINET的通信技术 4PROFINET的种类 5PROFINETIO的组态 第一节工业以太网 概述技术特点传输介质和连接器 一 概述工业以太网 IndustrialEthernet 是西门子公司提出的一种基于以太网的工业通讯模式 它遵循国际标准IEEE802 3 工业以太网和局域网都是采用TCP IP协议 因而可以直接和局域网的计算机互连 便于共享网络中的数据 可以用IE浏览器访问终端数据 常见网络结构 常见网络结构 二 技术特点兼容性好 适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作等问题 数据传输速率高 传输距离远 具有10 100M bits的自适应传输速率 传输距离最大可达150km 可以通过Internet对企业生产进行远程监控 实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接 实现企业管控一体化 抗干扰能力强 适应严酷的工业生产环境 快速的网络故障定位与诊断 三 传输介质和连接器目前采用多芯双绞线作为短距离信息传输 无线作为中距离信息传输 光纤作为远距离信息传输 多芯双绞线常用的有8芯 4芯两种 使用RJ45 俗称水晶头 连接器作接线端子 RJ45有8芯和4芯两种 1 8芯双绞线和连接器 RJ45的安装方法 2 4芯双绞线和连接器 RJ45的安装方法 1 橙白2 橙3 绿白6 绿 3 检查 第二节PROFINET基础 概述网络结构传输介质和连接器PROFINET与PROFIBUS的比较 一 概述PROFIBUS国际组织于1999年开始研发新一代总线系统 PROFINET 因全球知名的自动化设备制造商的支持 2000年底 PROFINET正式成为了IEC61158标准的第10种现场总线 PROFINET是一种基于工业以太网和IT标准的现场总线通信系统 具有比PROFIBUS更多的优点 因而在自动化控制领域中得到越来越广泛地应用 二 网络结构 要求使用带有交换功能的设备 三 传输介质和连接器1 传输介质目前PROFINET支持百兆以太网100BASE TX 采用两对双绞屏蔽线 GP2 2系列 作为短距离信号传输 IEFC电缆GP2 2型系列 GP2 2A型 黄色 橙色用于发送信号 白色 蓝色用于接收信号 2 连接器 RJ45连接器M12连接器混合连接器 RJ45连接器 IP20防护FC型 工业中常用 IP20防护普通型 IP67防护型 M12连接器 4芯 A型 B型 D型 混合连接器可同时进行通信和24V供电 电缆与连接器的连接方法 四 PROFINET与PROFIBUS的比较 第三节PROFINET的通信技术 通信协议模型通信等级通信通道模型等时同步实时通信 一 通信协议模型 二 通信等级 IT服务 TCP IP SRT IRT TCP IP用于对通讯速率要求不高的数据传输 如设备组态 设置参数和下载上传程序 低精度过程控制 低精度运动控制等 软实时 SRT 技术用于对通讯速率要求较高的数据传输 如高精度过程控制 中精度的运动控制等 等时同步实时 IRT 技术用于对通讯速率要求高的数据传输 如高精度的运动控制等 三 通信通道模型 IT的应用协议用于设备的参数化 诊断数据读取 实时SRT用于高性能的数据通信 等时通信IRT用于抖动时间小于1us的等时模式 RTC1适合于周期性数据传输 可满足大部分工厂自动化的应用要求 RTC2 RTC3需要特殊的硬件支持 分别用于实现高性能的控制任务和运动控制任务 四 等时同步实时通信 IRT 高精度的运动控制要求循环刷新时间小于1ms 循环周期的抖动时间不大于1us 因此 PROFINET在通信协议中定义了基于时间间隔的传输方法IRT IRT通讯方式可以使参与控制的网络中各个节点的时钟准确同步 以便使各节点上的控制功能可以按一定的时序协调动作 第四节PROFINET的种类 PROFINETIOPROFINETCBA 一 PROFINETIO1 简介用于分布式I O自动化控制系统 其工作性质类似于PROFIBUS DP 传感器 执行机构等装置连接到I O设备上 通过I O设备连接到网络中 网络中还有对I O设备进行监控的I O控制器和I O监视器 PROFINETIO支持实时通信 RT 和等时同步通信 IRT 工作模式 数据传输速率高于PROFIBUS DP 2 系统基本组成 IO控制器 读写I O设备的过程数据 接收I O设备的报警诊断信息 执行自动化控制程序 IO监视器 读写I O控制器的数据 上位机可编写 上传 下载 调试控制器的程序 上位机 HMI可对系统实现可视化监控 IO设备 连接现场分散的检测装置 执行机构 传递现场采集的各类数据 传递执行机构的控制指令 I O控制器 I O监视器 I O设备都是PROFINET网络中的节点 3 组态要求网络中的节点必须分配设备名称 设备名称必须符合要求 例如 CPU314C分配名称为PLC01 人机界面分配名称为HMI02 网络中的节点必须分配IP地址 各IP地址要在同一网段内 例如 HMI的IP地址为255 255 255 1 2 CPU314C的IP地址为255 255 255 1 3 网络中节点的子网掩码相同 例如 255 255 255 0 如果节点之间采用通信报文方式传输数据 必须建立通讯伙伴关系 设备名称要求 适用于STEP7V5 5版本 名称总长度不得超过127个字符 名称如果用句点分段 句点之间的字符串长度不得超过63个 不得使用诸如元音变音 括号 下划线 斜线 空格等符号 可以使用字母 数字 短划线和句点 不得以 或 开头或结束 不得以数字开始 名称格式不得为n n n n n 0 999 不得以字符串 port xyz x y z 0 9 开头 二 PROFINETCBA Commponent BasedAutomation 1 简介把典型的控制环节做成标准组件 这些标准组件可以完成不同的标准控制任务 一个复杂的控制任务 可以分解成若干个不同的标准任务 从中选择不同的标准组件连接成一个网络 对这些标准组件的工作进行协调 就能完成一个复杂的控制任务 PROFINETCBA就是模块化的现场总线网络 它特别适用于大型控制系统 通信速率略低于PROFINETIO 2 系统基本组成 每个标准组件是由控制器 分布式I O设备 监视设备 检测装置 执行机构等组合而成 3 特点减少了系统的设计工作量 模块化的组件具有高度的独立性和完整性 减少了系统的调试工作量 简化了系统的维护工作量 4 使用要求标准组件通常由设备制造商提供 采用标准化的PCD ProfinetComponentDescription 文件描述 PCD文件应用XML生成并存储 硬件组态时需要这个文件 为了完成某个特殊任务 需要设计者创建组件 并生成PCD文件 第五节PROFINETIO的组态 系统组成任务要求硬件电路组态过程程序编写仿真调试 一 系统组成 I O控制器选用S7 300系列的CPU314C 2PN DP 该型号是紧凑型PLC 自带24个数字量输入端口 16个数字量输出端口 5个模拟量输入端口 2个模拟量输出端口 2个PROFINET接口 1个MPI DP接口 订货号 6ES7314 6EH04 0AB0 PS307 5A是电源 订货号 6ES7307 1EA01 0AA0 选用的I O设备ET200S是机架式模块化结构 由通讯模块 电源模块和数字量输入 输出模块组成 通讯模块IM151 3的订货号 6ES7151 3BA23 0AB0 电源模块PM E的订货号 6ES7138 4CA50 0AB0 两个电源分别给数字量输入和输出模块供电 数字量输入模块ET200S 2DI 有两个24V直流输入端口 订货号 6ES7131 4BB01 0AB0 数字量输出模块ET200S 2DO 有两个24V 0 5A直流输出端口 订货号 6ES7132 4BB01 0AB0 二 任务要求CPU314C 2PN DP外接按钮SB11和SB12 当按下SB11时 ET200S的输出端口外接指示灯HL21以1HZ频率闪烁 当按下SB12时 HL21灭 ET200S的输入端口外接按钮SB21和SB22 当按下SB21时 CPU314C 2PN DP的输出端口外接指示灯HL11以2HZ频率闪烁 当按下SB22时 HL11灭 三 硬件电路 四 组态过程第一步组态I O控制器 第二步组态PROFINETIO网络 第三步组态I O设备 组态I O控制器 双击 组态PROFINETIO网络 双击 更名 单击 分配IP地址 单击 更改网络名称 单击 组态PROFINETIO网络 组态I O设备 选中并拖拽到线上 选中 选中后双击 组态I O设备 双击 更改设备名称 单击后更改IP地址 单击 五 程序编写端口分配 六 仿真调试 复习题 PROFINET的网络结构有哪几种 PROFINET专用的双绞屏蔽线中 哪些颜色的线用于发送信号 哪些颜色的线用于接收信号 PROFINET专用的连接器有哪几种 PROFINET采用什么类型的数据传输方式 有哪几种通信等级 有哪几个通信种类 简述PROFINET的等时同步实时通信 复习题 组态PROFINETIO网络有哪些要求 简述组态PROFINETIO网络的步骤