PROFINET基于以太网标准.pptx

概述Profinet A&D CS2 FA2 Service&Support2PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT自动化发展趋势n集中控制-分布式控制 n在所有的自动化层上使用以太网n在自动化系统中开放式的IT 标准得到更多的应用 nIT和自动化系统一起发展需求需求&发展趋势发展趋势3 Service&Support3PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT形成统一网络的结构n减少接口n设备的安装范围更广阔n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n远程访问nWeb 服务n软件更新相对当前系统的高级之处n更高的性能n没有数量的限制n操作简单为什么在工业环境中使用以太网?需求需求&发展趋势发展趋势4 Service&Support4PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTIndustrial Automation工业自动化对于以太网的特殊要求Industrial approved InstallationPlant wideEngineeringHigh AvailabilityQuickReaction TimesEfficientNetwork and DeviceDiagnosticsConfigurableAccess ProtectionSafety approvedApplicationsIntegrationof existingPlants需求需求&发展趋势发展趋势5 Service&Support5PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTPROFINET 基于工业以太网标准全面地解决方案全面地解决方案!PROFINETIT-Standards&SecurityProcessDistributedIntelligenceDistributedField DevicesMotionControlReal-timeCommunicationNetwork InstallationSafetyAnswer:PROFINET6 Service&Support6PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTPROFINET 是由PROFIBUS&PROFINET International(PI)推推出的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!PROFINET7 Service&Support7PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT动机Ethernet 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 TransmitterSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchSwitchReceiverABCDEFFurther 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 8 Service&Support8PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT现场通信中的 QoS 要求QoS 级别级别1234应用类型应用类型控制器之间控制器之间分布式分布式 IO 设备设备运动控制运动控制组态编程组态编程/参数参数反应时间反应时间100ms10ms1ms尽力尽力抖动抖动/1us9 Service&Support9PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT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 1Queue for port 1Port 2Port 313213212310 Service&Support10PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT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)提供提供 数据数据通信堆栈通信堆栈提供者提供者处理处理 数据数据通信堆栈通信堆栈消费者消费者传输传输 T1 T2 T311 Service&Support11PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT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，采用服务类别 CoS 机制 时间要求严格的应用场合 “尽力“应用场合优化设备处理时间12 Service&Support12PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT分类根据响应时间不同有三种通信方式根据响应时间不同有三种通信方式TCP/IP标准实时(RT)通信等时同步实时(IRT)通信两种应用方式两种应用方式集成分布式I/O的PROFINET IO用于创建模块化的PROFINET CBA13 Service&Support13PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTRT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 RT高性能、循环用户数据传输事件触发的消息/报警实时通道 IRT同步用户数据传输抖动 1sec实时实时RTIRT实时实时 1EthernetTCP/UDP PROFINET 应用程序应用程序IT 应用应用e.g.n HTTPn SNMPn DHCP.标准数据标准数据实时数据实时数据IP 3123 ASICPN IO with IRT214 Service&Support14PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTPROFINET报文的结构 依照 IEEE 802.3标准的报文格式PROFINET real-time报文的Ether typen0 x0800:IP 报文n0 x8892:PROFINET real-time 报文通过 Frame-ID确定接收数据的分配n循环传输(过程值)n事件触发传输(报警和事件)状态信息n设备和数据状态(如：运行，停止，错误)Pre-ambel7 ByteSourceMAC6 ByteDest.MAC6 BytePriorityTagging*4 ByteFrameID2 ByteFCS4 ByteProzess dataup to 1440 ByteSync1 ByteEther-type2 ByteEthernet FrameStatusInformation4 BytePROFINET specificEthernet-Standard*According to 802.1 QPROFINET 实时实时15 Service&Support15PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTPROFINET 实时通信综合通信技术和短的响应时间实时和 IT 通信在同一介质上进行高性能的实时通信，可应用于高性能场合TCP/IP 通信不受限制IT services1 ms10 ms100 msInternetInternet工厂自动化运动控制TCP/IPIRTRT16 Service&Support16PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTPROFINET 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：工厂自动化等时实时(IRT):时钟同步的通信 借助 Switch-ASIC 芯片典型应用场合：运动控制中的驱动控制17 Service&Support17PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTRT 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18 Service&Support18PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTSTEP 7 中组态PROFINET IO RTPN IO with RT19 Service&Support19PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT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 time12313TCP/IPTCP/IPTCP/IP123TCP/IP.Update time e.g.2msSend clock e.g.1ms1Phase2Phase3Phase1PN IO with RT20 Service&Support20PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTiMap 组态 PROFINET CBA RTPN CBA with RT21 Service&Support21PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTIT services1 ms10 ms100 msInternetInternet工厂自动化运动控制TCP/IPIRTRT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 1sTime scheduled transmissionPN IO with IRT22 Service&Support22PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRTIRT 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 1sec实时实时RTIRT实时实时 1EthernetTCP/UDP PROFINET 应用程序应用程序IT 应用应用e.g.n HTTPn SNMPn DHCP.标准数据标准数据实时数据实时数据IP 3123 ASICPN IO with IRT23 Service&Support23PROFINET 系统系统实时概念实时概念PN IO with RTPN CBA with RTPN IO with IRT等时模式的实时Cycle 1Cycle 2=time domainCycle nIRT-channelStandard channel Isochronous communicationStandard communicationIRT-channelStandard channel IRT-channelRT-communicationTCP/IP-dataIRT-dataE.g.1 ms position control cycle通信系统时间安排实时和 TCP/IP 数据使用不同的时间域高度精确的周期同步和控制周期(抖动”快车道”为 IRT 预留通道(资源)保证实时，与通信量(网络负荷)无关无限制访问 (TCP/IP,IT,.)Lane for IRTRTIRTTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPIRTTCP/IPTraffic JamRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTIRTPN IO with IRT