自動化領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

1、Automation and Drives,自動化領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),,客戶的需求,,,提高生產(chǎn)率，降低復(fù)雜度,,… 貫穿于整個生產(chǎn)線的建造和操作過程中,,現(xiàn)場級,控制級,,SIMATIC NET 工業(yè)網(wǎng)絡(luò),,,,,為專門用途開發(fā)的專用網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)種類繁多的通訊協(xié)議,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PROFINET:不同應(yīng)用，相同網(wǎng)絡(luò),,,各種自動化設(shè)備協(xié)調(diào)工作簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)更好地與管理系統(tǒng)連

2、接,,,,,,,,,,,,,,,,,挑戰(zhàn)：專用的網(wǎng)絡(luò)和不同的協(xié)議,,,,,多供應(yīng)商不同的系統(tǒng)架構(gòu)不同的控制平臺,PROFINET:全廠范圍的工程能力,,,通過模塊化降低系統(tǒng)復(fù)雜程度標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器接口靈活的實(shí)現(xiàn)重新配置，實(shí)現(xiàn)工廠柔性化,,,,,,,,,,,,,,Concept A,Concept B,Concept C,Concept D,,,,,,,,,,Machine A,Machine B,Machine C,Machine

3、 D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,挑戰(zhàn)：多供應(yīng)商、不同的控制平臺,,,,PROFINET:開放的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),PROFINET –Connecting Automation,,,開放,多供應(yīng)商,模塊化結(jié)構(gòu),創(chuàng)新的技術(shù),集成現(xiàn)場總線技術(shù),以太網(wǎng),工業(yè),標(biāo)準(zhǔn),PROFINET – 開放的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),,,,,,,,,,,,,,,,,,,對于運(yùn)動控制而言，性能提升100倍,,高度的靈活性，歸功

4、于以太網(wǎng)技術(shù)及適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場的IT標(biāo)準(zhǔn),PROFINET的亮點(diǎn),新應(yīng)用,,,,,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,PROFINET,PROFINET – 完整而全面的解決方案,,實(shí)時通訊,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,PROFINET是實(shí)時以太網(wǎng),,實(shí)

5、時，Real-time (RT) 使用標(biāo)準(zhǔn)組件性能類似于當(dāng)前現(xiàn)場總線技術(shù)，如PROFIBUS典型應(yīng)用：工廠自動化等時同步實(shí)時，Isochronous Real-time (IRT) 確定性的通訊響應(yīng)時間 <1ms, 抖動誤差 <1µs 典型應(yīng)用：運(yùn)動控制,兩種實(shí)時模式可同時使用,,通訊性能,通訊速率和抖動誤差決定網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量,,,n,t,TCP/IP,RT,100 msec,10 msec,

6、IRT,0,25...1,0 msec,,,,,,,typ. reaction times,,PROFINET實(shí)時通訊技術(shù),相同的通訊結(jié)構(gòu)和快速響應(yīng)時間 同一電纜上完成時實(shí)性和IT技術(shù)的統(tǒng)一 覆蓋不同要求的時實(shí)性通訊應(yīng)用

7、 TCP/IP通訊,,PROFINET 通訊堆棧,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,標(biāo)準(zhǔn)通道實(shí)現(xiàn)TCP/IP 和UDP/IP參數(shù)化和組態(tài)診斷數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)傳輸 實(shí)時通道 RT高速循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳輸事件觸發(fā)的信息/報(bào)警同步實(shí)時通道 IRT同步數(shù)據(jù)傳輸抖動 <1u秒,Real-time,RT,IRT,Real-time,1,Ethernet,TCP/U

8、DP,PROFINET 應(yīng)用,IT-應(yīng)用e.g.. HTTP SNMP DHCP...,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),過程數(shù)據(jù),IP,2,3,1,2,3,高性能來自最小化堆棧過程時間,,,分散的現(xiàn)場設(shè)備,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,PROFINET – 將現(xiàn)場設(shè)備聯(lián)入以太網(wǎng),ET200 具備以太網(wǎng)接口并可 進(jìn)行PROFINET 通訊采用現(xiàn)有的

9、I/O 模塊無須更換,,,PROFIBUS,Ethernet,Ethernet,,設(shè)備組態(tài) 采用熟知的方式PLC 用戶程序采用已知指令,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,適用于采用PROFIBUS及工業(yè)以太網(wǎng)的分布式設(shè)備,,,從 PROFIBUS 到 PROFINET的集成,從以太網(wǎng)到 PROFIBUS現(xiàn)場總線間的透明通訊通過代理服務(wù)器技術(shù)代理服務(wù)器(Proxy)在PROFIBUS上作為DP-主

10、站,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PROFINET,PROFIBUS,代理服務(wù)器,在集成現(xiàn)有的現(xiàn)場總線技術(shù)的開放環(huán)境可有效保護(hù)用戶的現(xiàn)有投資,,,運(yùn)動控制,MotionControl,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,同步實(shí)時的運(yùn)動控制技術(shù),,,,,,,,,,,,,,,,

11、,,,,,同步,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分時的通訊系統(tǒng)相互獨(dú)立的時域控制滿足實(shí)時通訊和TCP/IP通訊的不同要求精確的同步周期和控制周期 (抖動 <1µs),循環(huán) 1,循環(huán) 2,循環(huán) n,實(shí)時通道,開放通道,實(shí)時通道,開放通道,例如 1 ms 的定位控制循環(huán),e.g. TCP/IP 數(shù)據(jù),RT 數(shù)據(jù),等時實(shí)時通訊,開放通訊,,,,,,,,TCP/IP,HOV車道為RT保留的專用車道（資源）保

12、障實(shí)時與通信量（網(wǎng)絡(luò)負(fù)載）無關(guān)對訪問不加限制 (TCP/IP, IT, ….),等時同步實(shí)時（ IRT ）原理,分布式自動化,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,“基于組件的自動化”是基于PROFINET標(biāo)準(zhǔn)的模塊化控制概念“,CBA - 基于組件的自動化,,,,,簡便的模塊化通過分布式智能實(shí)現(xiàn)工廠和生產(chǎn)線的模塊化設(shè)備間通訊沿著生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)設(shè)

13、備間的通訊圖形化組態(tài)使用圖形化的方式實(shí)現(xiàn)工藝組件之間通訊,,什么是CBA,,PROFINET 組件是可重復(fù)使用的功能單元將自動化功能封裝在軟件程序中使用標(biāo)準(zhǔn)的組件接口與其他組件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,,,,,PROFINET Component,,ExtemStop BOOL,BOOL StartNext,,ExtemStart BOOL,BOOL Running,Cnt_In I4,UI1 Lifestate,,,,,,,,BOOL S

14、tatus,,I4 Cnt_Out,,,,,,,,,,,,,,,組件 － 灌裝模塊,,,,,機(jī)械設(shè)備,功能模塊,控制器,,,,,,,,Bottling,,ExtemStop BOOL,BOOL StartNext,,ExtemStart BOOL,BOOL Running,Cnt_In I4,UI1 Lifestate,,,,,,,,BOOL Status,,I4 Cnt_Out,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,組件 －

15、機(jī)器模塊,,,,,Machine,,ON BOOL,BOOL STARTING,,START BOOL,BOOL READY,STOP BOOL,UI1 Lifestate,,,,,,,,BOOL RUNNING,,BOLD HELD,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Machine,,機(jī)械設(shè)備,控制器,,,功能模塊,,,組件間的通訊,通訊 : 用配置代替編程,,,,Machine 3,,START BOOL,BOOL STAR

16、TING,,STOP BOOL,BOOL READY,Cnt_IN BOOL,UI1 Lifestate,,,,,,,,BOOL RUNNING,,I4 Cnt_OUT,,Machine 2,,START BOOL,BOOL STARTING,,STOP BOOL,BOOL READY,Cnt_IN BOOL,UI1 Lifestate,,,,,,,,BOOL RUNNING,,I4 Cnt_OUT,PROFINET 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)功能模

17、塊的描述模塊間的默認(rèn)通訊,,使用STEP 7和SIMATIC iMap生成和連接組件,IT-Standards & Security,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,,,,內(nèi)部和外部設(shè)備的信息安全,,,,,,,,,,,,,Security,信息安全技術(shù)可有效阻止 錯誤地址的分配

18、 未經(jīng)認(rèn)可的存取 搜索 處理 信息安全解決方案是可升級處理 有效并經(jīng)認(rèn)證的信息安全標(biāo)準(zhǔn),,設(shè)備安全阻止運(yùn)行上的錯誤,操作和搜索基于信息安全標(biāo)準(zhǔn),Safety,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,,集成故障安全技術(shù),PROFIsafe作為應(yīng)用行規(guī)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)硬件

19、 在PROFIBUS和以太網(wǎng)上采用相同的故障安全技術(shù) 最大化的減少電纜和I/O模塊的數(shù)量 同一總線上運(yùn)行故障安全信號和標(biāo)準(zhǔn)信號 故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)I/O模塊可在同一控制站中混用

20、 用標(biāo)準(zhǔn)工具編寫故障安全程序,Nutzen:,滿足EN954-1規(guī)定的4級安全標(biāo)準(zhǔn),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,符合IEC/EN 61508 的SIL3安全等級,全廠范圍內(nèi)統(tǒng)一故障安全技術(shù)可有效的降低安裝和備件成本,Process,,PROFINET,IT標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全,過程自動化,分布式自動化

21、,分散的現(xiàn)場設(shè)備,運(yùn)動控制,實(shí)時通訊,網(wǎng)絡(luò)安裝,安全,PROFINET 在過程自動化領(lǐng)域的應(yīng)用,,,,,,,,,,,,,,,PROFINET,Proxy,今天,PROFIBUS可提供面對過程工業(yè)的解決方案 從PROFIBUS到PROFINET的無縫集成過程自動控制的需求將融入PROFINET標(biāo)準(zhǔn),PROFINET - 應(yīng)對所有自動化應(yīng)用的需求,,,,,,PROFINET – 整裝待發(fā),PROFINET,德國汽車制造商選擇的以太

22、網(wǎng)系統(tǒng),,The German Automobile manufacturer Audi AGBMW AGDaimlerChryslerVolkswagen AGIn future, the PROFINET protocol standard with integrated Personal safety will be used2004 SPS/IPC/Drives 正式宣布,,,創(chuàng)新、全面的解決方案,PROFI