快速了解PROFINET通讯协议以及相关产品如何解决客户现场实际问题

PROFINET是什么？

PROFINET是一种新的以太网通讯系统，是由西门子公司和Profibus用户协会开发。PROFINET具有多制造商产品之间的通讯能力，自动化和工程模式，并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。PROFINET系统集成了基于Profibus的系统，提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统。PROFINET基于工业以太网,具有很好的实时性,可以直接连接现场设备(使用PROFINETIO),使用组件化的设计,PROFINET支持分布的自动化控制方式(PROFINETCBA,相当于主站间的通讯)。

PROFINET 技术定义了三种类型 :

PROFINET 1.0 基于组件的系统主要用于控制器与控制器通讯

PROFINET-SRT 软实时系统用于控制器与I/O 设备通讯

PROFINET-IRT 硬实时系统用于运动控制

PROFINET 是一种支持分布式自动化的高级通讯系统。除了通讯功能外， PROFINET 还包括了分布式自动化概念的规范，这是基于制造商无关的对象和连接编辑器和 XML 设备描述语言。以太网 TCP/IP 被用于智能设备之间时间要求不严格的通讯。所有时间要求严格的实时数据都是通过标准的 Profibus DP 技术传输，数据可以从 Profibus DP 网络通过代理集成到 PROFINET 系统。PROFINET 是唯一使用已有的 IT 标准，没有定义其专用工业应用协议的总线。它的对象模式是基于微软公司组件对象模式 (COM) 技术。对于网络上所有分布式对象之间的交互操作，均使用微软公司的 DCOM 协议和标准 TCP 和 UDP 协议。在 PROFINET 概念中，设备和工厂被分成为技术模块，每个模块包括机械、电子和应用软件。这些组件的应用软件可使用专用的编程工具进行开发并下载到相关的控制器中。这些专用软件必须实现 PROFINET 组件软件接口，能够将 PROFINET 对象定义导出为 XML 语言。XML 文件用于输入制造商无关的 PROFINET 连接编辑器来生成 PROFINET 元件。连接编辑器对网络上 PROFINET 元件之间的交换操作进行定义。最终，连接信息通过以太网 TCP/IP下载到 PROFINET 设备中。

PROFINET网络中的IO设备为什么不通过IP地址识别而是通过设备名？

答：在ProfiNet(PN)网络中，必须分配设备名称的重要原因是控制器与IO之间的这些循环交换的数据并不使用IP地址来寻址，而是使用更简单的设备名称来布址。也就是说，对于ProfiNet控制器（PLC）和ProfiNet IO之间的数据交换，不使用标准的TCP/IP通讯（仅使用TCP/IP传输协议的1物理层、2链路层、7应用层协议），这样就大大加快了数据交换速度，满足时间响应的要求。而各个PN设备仍然需要定义IP地址，这是为了设备首次/启动过程中建立连接所必须的。也是设备提供的其他服务（例如Web服务，Mail服务等）所必须的。

至于每个IO设备(如PN的分布式IO模块、PN接口的变频器等)的名称，也不见得都需要手动命名（新设备是没有名称的）。这牵扯到是否需要把它们做成无需介质的更换设备（就是说，一旦设备坏了，拿个新的插上不用手动设置IP/设备名称）。如果你想这么做，那就必须要（在PN控制器上）组态网络拓扑结构，每一个网口P1/P2都有确定的连接伙伴，而不是任意伙伴。这样，当更换一个全新的（或工厂复位的）模块时，控制器就会自动分配IP和设备名称。

要注意的是：以上说的是指ProfiNet IO系统，它有一定的实时要求而已。并不代表全部用网线作为传输的都是ProfiNet系统。它上面也可以全部跑TCP/IP协议（例如 PLC-PLC之间的TCP/IP传输、服务器-客户端、PLC-HMI、LOGO-S7 1200等等）这时的交换速率也相当于ProfiBus(PB)的12M状态。当然，它也可以混合运行，既有ProfiNet IO的，也有TCP/IP的。例如：PLC控制多台变频器时，PLC也可以提供Web服务（TCP/IP协议，没有时间要求）。这种情况下，就要注意调整PLC通讯负载率，这里的百分比就是提供TCP/IP服务的百分比。例如，一台PLC根本没有ProfiNet IO应用，而有大量的服务器应用（对客户端PLC的响应，提供Web服务，需要Mail服务等），通讯负载率可以调整提高到50%。

PROFINET通讯类产品有哪些？能解决客户现场哪些实际问题？

下面讲一下PROFINET通讯类产品，我们以PROFINET网关为代表，其中包括：MODBUS TCP / CAN / CANOPEN / RS232 / EtherNET等多种协议转换网关

这些产品主要解决现场一些低速的采集设备如：can接口、485/232接口、普通的以太网接口、开关量模拟量IO等统一至PROFINET总线，许多现场的设备如：变频器、传感器、智能仪表、马保等设备都是串口485/232，但主控是西门子1500/1200/300/400系列的profinet接口，故无法接入，于是就需要我们的PN-G-MODBUS模块转换后接入主控系统。有些机器人、伺服电机控制系统、变频器一般都是can接口，但是无法接入PROFINET网络，故需要用PN-G-CANOPEN。许多汽车生产线用到扫描枪、生物制药、食品生产行业称重仪等一般是自由协议RS232接口，故也无法直接接至PROFINET所以需要PN-G-RS232模块。许多风电行业变流变桨工段、煤炭行业输煤系统使用can通讯无法接至PROFINET故需使用PN-G-CAN模块等等。

PROFINET网关怎么使用？如何接线？如何配置？出现通讯问题如何检查？目前模块运行在哪种状态？怎么查看？

可寻找相应产品的GSDML文件，将此文件导入到S7或者TIA软件里边配置模块PN及modbus两侧参数。

PROFINET两个RJ45以太网接口，支持100BASE-TX，MDI/MDIX自侦测, 集成以太网交换机，方便将PROFINET设备组成菊花链，并支持介质冗余协议 (MRP)，使通讯网络更加稳定，通讯快速切换。建议通讯电缆使用绿色PROFINE专用线，接至西门子以太网接口，modbus侧可支持485/232两种物理接口接入，具体端子及引脚定义请于产品手册进行核对！

PROFINE侧主要是通过S7或者TIA配置软件将设备名称分配至PN-G-MODBUS模块，否则我们模块指示灯PNOK不会亮，modbus侧通讯参数需与所连设备完全一致否则无法正常通讯，主要包括：波特率、数据位、校验位、停止位、站地址、数据区以及寄存器地址。

值得注意的一点本模块modbus侧受到控制字节control控制，此控制字节地址为QB9（主站分配获得，地址会有变化），需将Q9.0通过程序或者监控表赋值1，否则我们模块TXD指示灯不闪烁故modbus无法通讯。如下图，

当TXD闪烁以后并接线正常的情况下观察模块的RXD指示灯、当模块配置串口通讯参数与所连设备一致后RXD灯会闪烁，参数主要包括：波特率、数据位、校验位、停止位、站地址、数据区以及寄存器地址，不一致会导致从站不响应。
有的客户说我的指示灯TXD跟RXD都交替正常闪烁但是数据还是没有怎么办？主要问题可能是您选择的数据区或者寄存器地址不匹配导致的从站回复的错误码所致，本来我要读的是4区的地址却配置3区的、本来要读地址1却填的是40001导致超越从站允许的地址导致的。还有可能是您主站PLC给我们分配的IO地址超越了PLC设置的过程映像的输入输出区就不能直接用IW/QW监测控制，需通过程序PIW/PQW监测与控制。