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前言:

    代表全世界1200多家會員公司的PROFIBUS 國際組織宣布，截止2003年底，工廠和過程自動化應用系統(tǒng)所安裝的PROFIBUS節(jié)點設備已經歷史性地突破了1千萬，比其它任何現(xiàn)場總線解決方案高出許多。隨后，該組織推出了基于實時工業(yè)以太網的PROFINET自動化解決方案。該技術為當前的用戶提供了一套完整高性能可伸縮的升級至工業(yè)以太網平臺的解決方案。PROFINET是一項重大的并具有戰(zhàn)略性的技術創(chuàng)新，它不僅能為PROFIBUS，而且能為其它現(xiàn)場總線網絡系統(tǒng)提供以太網移植服務。

工業(yè)自動化的新前景

    有效提高工廠生產力始終是永恒的目標。并且希望投資使生產能夠快速應對最新的市場需求，縮短上市時效。這就需要根據(jù)公司范圍內的連續(xù)信息流，用于戰(zhàn)略決策：從生產第一步，到工廠控制層，直到公司管理層。

    自動化技術從其創(chuàng)立以來就一直處于不斷發(fā)展的進程之中。在通信方面的一大創(chuàng)新是現(xiàn)場總線技術的使用。它使得自動化系統(tǒng)從集中化控制轉向分散化控制。隨著工廠縱向集成的顯著增長，工業(yè)通信在現(xiàn)代自動化領域的地位更是舉足輕重。

    當今自動化技術的發(fā)展正日益受到另一種技術― 信息技術（IT）、其原理和標準的重大影響。以太網在辦公領域早已成熟應用，并成為標準的總線系統(tǒng)。由于為市場廣泛接受，對以太網的開發(fā)（如傳輸率的提高）從沒有停止過。自動化領域中集成信息技術開辟了自動化系統(tǒng)之間全局數(shù)據(jù)通信的可行性，也使基于以太網的通信標準PROFINET成為可能。開放標準而不是專用解決方案的使用保證了長遠的兼容性和擴展性，也就是保護了投資。這一點是PROFIBUS國際組織非常重要的考慮方面。 

通過 PROFINET，實現(xiàn)創(chuàng)新的工業(yè)以太網標準

    采用基于工業(yè)以太網的開放式、跨供應商標準 PROFINET，即可從公司管理層直到現(xiàn)場層實現(xiàn)直接、透明的訪問。PROFINET，基于現(xiàn)有成熟IT標準，并提供對TCP/IP的絕對支持。

    將來采用PROFINET,能夠毫不費力地與現(xiàn)有系統(tǒng)進行擴展及便捷集成。PROFINET可以保證對現(xiàn)有系統(tǒng)投資的高度保護，并使工廠擁有創(chuàng)新標準的優(yōu)越性，不管是現(xiàn)在，還是未來。

PROFINET：適用于每一需求的解決方案

    工業(yè)設備的工程與組態(tài)、實時能力、分布式現(xiàn)場設備的集成、同步運動控制應用、簡單網絡管理與診斷、防止未授權訪問、高效、跨供應商的工程與組態(tài)，以及高度的機器及工廠可用性――所有這些需求都可由PROFINET這一開放式、跨供應商的標準來實現(xiàn)。

PROFINET實時通信功能的實現(xiàn)

在PROFINET標準中，根據(jù)不同的應用場合，PROFINET支持以下三種通信方式。如圖所示：
    1，使用TCP/IP 的標準通信
    PROFINET 使用以太網和TCP/IP 協(xié)議作為通信基礎。TCP/IP 是IT 領域關于通信協(xié)議方面事實上的標準。但是，對于不同應用的互操作性而言，這還不足以在現(xiàn)場設備上建立一個基于TCP/UDP 的公共的通信通道（Layer4）。事實是，TCP/IP 只提供了基礎，用于以太網設備通過面向連接和安全的傳輸通道在本地和分布式網絡中進行數(shù)據(jù)交換。在較高層上則需要其它的規(guī)范和協(xié)議（亦稱為應用層協(xié)議），而不是TCP或UDP。那么，在設備上使用相同的應用層協(xié)議時，只能保證互操作性。典型的應用層協(xié)議有：例如SNMP，DHCP和HTTP。

    PROFINET 中，不僅最小化了可編程控制器中的通信棧，而且也對網絡中數(shù)據(jù)的傳輸進行了優(yōu)化。按照IEEE802.1q 將這些信息包區(qū)分為優(yōu)先級。設備之間的數(shù)據(jù)流由網絡部件根據(jù)此優(yōu)先級進行控制。

    3，同步實時（IRT）通信
    PROFINET 被設計可用于高性能的同步運動控制應用。然而，對上述響應時間在5-10ms的 實時通信將不足以滿足伺服運動控制場合的需求。伺服運動控制場合是指在100個節(jié)點下，響應時間低于1ms，同步傳送和抖動小于1μs。PROFINET的同步實時IRT功能是在Layer2上由內嵌的ERTEC同步實時交換芯片提供的。按照PROFIBUS國際組織提供的數(shù)據(jù)，PROFINET在同步實時（IRT）通信方式下應用在同步運動控制場合，其性能比目前的現(xiàn)場總線方案要提升100倍 。

    在一個周期內通過分隔時間域來傳輸實時和非實時數(shù)據(jù)。循環(huán)實時報文通過確定性通道(IRT Channel)來傳遞；而TCP/IP報文則通過標準通道(OPEN Channel)來傳遞。這可用高速公路來舉例做形象比喻。在高速公路上，我們預留左車道用于實時通信傳遞；并而禁止其它的公路使用者（TCP/IP通信）切換到這個車道。這樣一來甚至當右車道發(fā)生通信堵塞的情況下，也不會影響到左車道的實時通信傳遞。

    這種基于硬件的同步實時（IRT）通信解決方案能夠在保證大量數(shù)據(jù)傳遞下保持足夠高的時間確定性；同時，可緩解PROFINET設備上處理器的通信任務。剩余的處理能力可用在自動控制任務的開銷上。

PROFINET與分布式現(xiàn)場設備（PROFINET I/O）

    分布式現(xiàn)場設備采用PROFINET接口，即直接連接以太網上的現(xiàn)場設備，并與控制器進行高速數(shù)據(jù)交換。PROFINET是用于智能現(xiàn)場設備和可編程序控制器最理想的模型。在PROFINET中通過PROFIBUS-DP 中常用的I/O 視圖描述簡單的現(xiàn)場設備。因此，分布式外圍設備也集成在PROFINET中。這種集成最重要的特點是使用在PLC 應用程序內處理的帶有輸入/輸出數(shù)據(jù)的分布式現(xiàn)場設備。

    同時，通過對PROFIBUS設備的透明集成，PROFIBUS各種豐富的設備診斷功能同樣也適用于PROFINET。

PROFINET及運動控制系統(tǒng)確了最高的性能等級

    采用PROFINET，能夠輕松實現(xiàn)極為快速的同步驅動控制系統(tǒng)，用于高性能的運動控制應用。優(yōu)點：與當今解決方案和采用TCP/IP通訊的系統(tǒng)相比，將是巨大飛躍。PROFINET設備中集成的同步實時（IRT）功能是高性能的有力保證。

PROFINET與分布式智能

    PROFINET在分布式自動化系統(tǒng)結構的實現(xiàn)上打開了新的前景：全廠工程的徹底模塊化，即基于組件的自動化（CBA）：智能模塊，包括機械部件、電氣/電子部件和應用軟件，為預測試設計，交付即用。使用SIMATIC iMap軟件，可以用圖形化方式組PROFINET和PROFIBUS上模塊之間的關系。界面友好，不需要另外編程。

使用PROFINET，輕松實現(xiàn)網絡安裝

    PROFINET使你可以安裝網絡而不需要專家的知識。除星形接線外，PROFINET還支持總線和環(huán)形結構，因此使接線費用最小化，并保證高度的可用性。特別設計的工業(yè)電纜和耐用連接器滿足EMC和溫度要求，并且在PROFINET框架內形成標準化。這樣保證了與不同制造商設備之間的兼容性?！禤ROFINET安裝指南》作為網絡安裝的指導手冊，保證了簡單的機器與工廠調試過程。

PROFINET――IT標準與安全

    PROFINET提供有所有必要功能，采用業(yè)已驗證的標準IT技術外（如http、HTML、SNMP、DHCP和XML），優(yōu)化組態(tài)和診斷PROFINET設備與網絡。這些服務在PROFINET中的集成意味著調試和維護中的成本的節(jié)省。另外，在需要的任何時候，你可以從世界上任一地點對所有相關數(shù)據(jù)進行互聯(lián)網訪問。

    近年來，在數(shù)據(jù)與通訊技術領域，網絡安全的重要性迅速提高。安全意味著防止系統(tǒng)破壞和對敏感數(shù)據(jù)未授權訪問的保護。PROFINET已經有一個集成的安全概念，可以使自動化網絡的安全風險最小化，不會對生產造成不必要的影響。

具有集成的故障安全功能的PROFINET

    PROFINET還滿足對人員、設備和環(huán)境的全面安全概念的需要。借助于故障安全通信的標準行規(guī)PROFIsafe，PROFINET既可用于標準應用，也可用于故障安全應用，一種處處可用的簡單網絡。直接可編程的安全邏輯采用標準工具來簡化調試與編程。

PROFINET與過程自動化應用

    過程自動控制的需求將融入PROFINET標準，PROFINET不單設計可應用于工廠自動化場合，同時面對過程自動化應用。工業(yè)界針對工業(yè)以太網總線供電，及以太網應用在本質安全區(qū)域的問題的討論正在形成標準或解決方案。PROFIBUS國際組織計劃在2006年的時候會提出PROFINET進入過程自動化現(xiàn)場級應用的方案。
PROFINET可以通過代理服務器技術無縫集成現(xiàn)場總線PROFIBUS和其它的總線標準。今天，PROFIBUS是目前世界范圍內唯一可覆蓋從工廠自動化場合到過程自動化應用的現(xiàn)場總線標準。PROFINET集成PROFIBUS的現(xiàn)場總線解決方案是用于過程自動化領域的完美體驗。

前進中的PROFINET

    客戶需要的是一個整體的總線系統(tǒng)。PROFINET作為最新一代的工業(yè)以太網總線系統(tǒng)，正在以前所未有的速度進入現(xiàn)場級的應用。PROFIBUS國際組織的成員公司在2004年的漢諾威展覽會上推出了大量的帶有PROFINET借口的設備。例如：西門子推出大量帶有PROFINET接口系列產品，包括SIMATIC S7-300和S7-400 PLC、SCALANCE系列光纖交換機、ET200S現(xiàn)場分布式I/O產品家族的設備。

    同時現(xiàn)有的PROFIBUS設備也可集成到PROFINET解決方案中。豐富的有源和無源網絡部件、創(chuàng)建安全工業(yè)以太網的安全產品以及具有工業(yè)WLAN功能的無線通訊選件，使得PROFINET工業(yè)以太網總線系統(tǒng)的應用更加完美。