PROFINET - 自動(dòng)化領(lǐng)域的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
PROFINET 是全球領(lǐng)先的工業(yè)自動(dòng)化以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，所安裝的節(jié)點(diǎn)數(shù)已超過 580 1) 萬(wàn)個(gè)。
PROFINET 通過加快生產(chǎn)過程、提高生差率和提高工廠可用性來(lái)推動(dòng)公司的成功。
1)來(lái)源：PROFIBUS 和 PROFINET 國(guó)際組織 (PI) ，2013 年版
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)一覽：
靈活性
由于產(chǎn)品生命周期越來(lái)越短，快速響應(yīng)和優(yōu)化的流程便成為在全球市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的先決條件。
PROFINET 可確保工廠結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程中的最高靈活性，并可用來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的機(jī)器設(shè)備方案。例如，可以將移動(dòng)式設(shè)備集成到相對(duì)不易訪問的地點(diǎn)。
IWLAN
PROFINET 還支持與工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)之間的無(wú)線通信，從而開創(chuàng)了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，可以將接觸這樣的易磨損技術(shù)替換，并可以采用自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)以及移動(dòng)式操作員面板。
安全性
PROFIsafe 安全規(guī)范，已經(jīng)使用PROFIBUS 進(jìn)行了驗(yàn)證，可以在單個(gè)總線電纜上傳輸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和安全相關(guān)數(shù)據(jù)，也能與PROFINET 組合使用。無(wú)需專用網(wǎng)絡(luò)組件即可實(shí)現(xiàn)故障安全通信；標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的使用也無(wú)任何限制。另外，通過工業(yè)無(wú)線 LAN (IWLAN)，還可實(shí)現(xiàn)故障安全通信。
靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
除了現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線所具有的直線拓?fù)渫，PROFINET 還可以采用星形、樹形和環(huán)形拓?fù)洹?通過采用有源網(wǎng)絡(luò)組件（如工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和介質(zhì)轉(zhuǎn)換器）的交換技術(shù)，或通過將交換機(jī)功能集成到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，即可實(shí)現(xiàn)這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 這樣就會(huì)提高機(jī)器設(shè)備規(guī)劃的靈活性，并節(jié)約布線成本。
PROFINET 網(wǎng)絡(luò)的安裝無(wú)需任何專門知識(shí)，并且此網(wǎng)絡(luò)可滿足與工業(yè)環(huán)境相關(guān)的全部要求。PROFINET 指南“布線和互連技術(shù)”為廠商和用戶提供了網(wǎng)絡(luò)安裝支持。根據(jù)具體的應(yīng)用，可以使用銅質(zhì)對(duì)稱電纜或者 RFI 屏蔽型光纖電纜。 使用標(biāo)準(zhǔn)、可靠耐用的插入式連接器（防護(hù)等級(jí)高達(dá) IP65/IP67），可以方便地連接不同生產(chǎn)商的設(shè)備。
由于設(shè)備中集成了交換機(jī)功能，因此可基于現(xiàn)有設(shè)備或工廠結(jié)構(gòu)來(lái)組態(tài)拓?fù)。這可以極大地節(jié)省電纜布線費(fèi)用，并減少例如外部交換機(jī)等的組件數(shù)量。
開放式標(biāo)準(zhǔn)
PROFINET 是一種獨(dú)立于供應(yīng)商的開放式標(biāo)準(zhǔn) (IEC 61158/61784)，得到 PROFIBUS 和 PROFINET 國(guó)際組織 (PI) 的支持。它代表著最高透明度、開放式 IT 通信、網(wǎng)絡(luò)安全和同時(shí)實(shí)時(shí)通信。
由于具有開放性，PROFINET 為在工廠中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，所有機(jī)器設(shè)備都可與之相連。例如，通過使用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換設(shè)備，也可以順利地使用 PROFIBUS 來(lái)集成工廠的現(xiàn)有部分。
通過代理的現(xiàn)場(chǎng)總線集成
Web 工具的使用
PROFINET 支持 TCP/IP 而不帶任何限制，從而允許使用標(biāo)準(zhǔn) Web 服務(wù)，如設(shè)備中的 Web 服務(wù)器。無(wú)論使用何種工具，都可以通過市場(chǎng)上的 Internet 瀏覽器，隨時(shí)隨地訪問自動(dòng)化層的信息。這在很大程度上減少了調(diào)試和診斷工作量。
每個(gè)用戶都可以自己決定其機(jī)器設(shè)備所允許的 IT 開放程度。因此，PROFINET 既可輕松作為獨(dú)立的工廠網(wǎng)絡(luò)使用，也可連接到辦公網(wǎng)絡(luò)或者通過適當(dāng)?shù)陌踩K（例如，SCALANCE S 模塊）連接到 Internet。從而實(shí)現(xiàn)新的遠(yuǎn)程服務(wù)方案，甚至快速交換生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
可擴(kuò)展性
一方面，通過 PROFINET 可毫不費(fèi)力地集成現(xiàn)有系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。這樣，PROFINET 就可以為通過 PROFIBUS 和其他現(xiàn)場(chǎng)總線（如 AS-Interface）進(jìn)行通信的現(xiàn)有工廠設(shè)備提供投資保護(hù)。
另一方面，可以隨時(shí)增加另外的 PROFINET 站。 甚至在運(yùn)行期間，也可使用附加網(wǎng)絡(luò)組件（有線和無(wú)線）對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施加以擴(kuò)展。
效率
全球競(jìng)爭(zhēng)迫使公司必須經(jīng)濟(jì)而高效地部署其資源。 這尤其適用于生產(chǎn)PROFINET 可確保效率的提高。
簡(jiǎn)便的工程組態(tài)可保證快速調(diào)試；通過采用性能可靠的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)極高的工廠可用性。全面的診斷和維護(hù)方案有助于最大限度縮短停產(chǎn)時(shí)間，降低維護(hù)成本。
一條電纜，多種用途
PROFINET 允許通過一條電纜同時(shí)進(jìn)行等時(shí)同步現(xiàn)場(chǎng)總線通信和標(biāo)準(zhǔn) IT 通信 (TCP/IP)。這種實(shí)時(shí)通信是在一條電纜上進(jìn)行的，用于傳輸用戶/過程數(shù)據(jù)以及診斷數(shù)據(jù)。無(wú)需附加布線開銷，即可以集成進(jìn)特殊協(xié)議通信（PROFIsafe、PROFIdrive 和 PROFIenergy）。這種解決方案提供了廣泛的功能，復(fù)雜性較低。
設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)診斷
PROFINET 通過保留經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)證明的 PROFIBUS 設(shè)備型號(hào)，提供了相同診斷信息。此外，設(shè)備診斷還包括從設(shè)備中讀出與模塊和通道有關(guān)的特定數(shù)據(jù)。因此，可以簡(jiǎn)便、快捷地確定故障的位置。除了追求設(shè)備信息的可用性之外，其網(wǎng)絡(luò)管理還將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性設(shè)定為優(yōu)先級(jí)最高的目標(biāo)。
簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 (SNMP) 現(xiàn)已成為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)早已采用的一種事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，適用于網(wǎng)絡(luò)組件及其功能的維護(hù)與監(jiān)視。PROFINET 采用這一標(biāo)準(zhǔn)，并可讓使用戶使用熟悉的工具（如 SINEMA Server 網(wǎng)絡(luò)管理軟件）來(lái)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。
為了促進(jìn)在本地維護(hù) PROFINET 設(shè)備或通過 VPN 連接進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，可在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的內(nèi)置 Web 服務(wù)器上創(chuàng)建采用熟悉的 HTML 標(biāo)準(zhǔn)的專用 Web 站點(diǎn)。
能源效率
實(shí)現(xiàn)綠色工廠 PROFIenergy
PROFIenergy 行規(guī)提供了支持高效節(jié)能生產(chǎn)的 PROFINET 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能與機(jī)制。
配置文件由 PNO 定義且與供應(yīng)商和設(shè)備無(wú)關(guān)，據(jù)此，用戶可以顯著地節(jié)省能量消耗和成本：通過 PROFIenergy，可以將不需要的特定負(fù)載關(guān)斷。這樣就會(huì)在生產(chǎn)間歇期間顯著降低能源成本。PROFIenergy 可促進(jìn)自動(dòng)激活和停用與工藝相關(guān)的工廠部分。協(xié)調(diào)是借助于上位控制器集中進(jìn)行的，而聯(lián)網(wǎng)則通過 PROFINET 來(lái)實(shí)現(xiàn)。這意味著在較長(zhǎng)的間歇期間，可盡可能多地節(jié)約能源。短時(shí)間關(guān)斷相關(guān)工廠部分有助于能源的均勻分配和高效利用。
通過將 PROFIenergy 集成到人們熟知的產(chǎn)品系列中，機(jī)器設(shè)備制造商可更方便地對(duì) PROFIenergy 加以利用。另外，通過 PROFIenergy，還可以在以后將必要的函數(shù)塊集成到現(xiàn)有自動(dòng)化系統(tǒng)中。
能耗（不采用 PROFIenergy）
能耗（采用 PROFIenergy）
電纜布線簡(jiǎn)便
在工業(yè)環(huán)境中安裝電纜必須要符合嚴(yán)格的要求。還要求在不具備專門知識(shí)的情況下，在最短時(shí)間內(nèi)建立沒有差錯(cuò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。
西門子提供了 FastConnect 這個(gè)滿足所有這些要求的系統(tǒng)：FastConnect 是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)布線系統(tǒng)，它符合多種標(biāo)準(zhǔn)，包括電纜、連接器以及 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)的組裝工具。
由于僅使用一個(gè)工具即可方便地安裝，在很短時(shí)間內(nèi)即可連接好終端設(shè)備；實(shí)用的顏色編碼可以避免安裝錯(cuò)誤。通過這種方式，可在現(xiàn)場(chǎng)組裝銅纜和玻璃纖維光纜。
快速更換設(shè)備
PROFINET 設(shè)備可通過組態(tài)時(shí)分配的名稱來(lái)識(shí)別。當(dāng)更換故障設(shè)備時(shí)，IO 控制器可通過拓?fù)湫畔⒆R(shí)別出新設(shè)備，并會(huì)自動(dòng)為其指定一個(gè)名稱。因此在更換設(shè)備時(shí)，無(wú)需使用組態(tài)工具。
這種機(jī)制也可在整個(gè)工廠的初始調(diào)試期間使用。因此，尤其可對(duì)系列機(jī)器進(jìn)行快速調(diào)試。
堅(jiān)固耐用性
自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)必須能夠抗大多數(shù)外部干擾源。交換式以太網(wǎng)的采用可以放置網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)部分出現(xiàn)的故障影響整個(gè)工廠網(wǎng)絡(luò)。PROFINET 可以采用光纜，尤其是在對(duì)電磁干擾極為敏感的區(qū)域內(nèi)。
性能
生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量決定能夠在市場(chǎng)上獲得成功。因此，精密的運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)傳動(dòng)裝置、高速控制器以及各裝置間的確定性同步成為取得精良生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。有了這些因素，就可實(shí)現(xiàn)較高生產(chǎn)速度以及最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量。
速度和精度
高速運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用需要精確和確定性的數(shù)據(jù)交換。由于采用等時(shí)同步實(shí)時(shí) (IRT) 傳動(dòng)系統(tǒng)控制，這種數(shù)據(jù)交換得以實(shí)現(xiàn)。
PROFINET 由于具有 IRT 和等時(shí)同步模式，可實(shí)現(xiàn)高速和確定性通信。在進(jìn)行并行 TCP/IP 通信時(shí)，還可對(duì)系統(tǒng)的不同循環(huán)（輸入、網(wǎng)絡(luò)、CPU 處理和輸出）進(jìn)行同步。PROFINET 的循環(huán)時(shí)間很短，因此可以提高機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)效率，確保通過高精度來(lái)獲得高產(chǎn)品質(zhì)量。
通過標(biāo)準(zhǔn)化的 PROFIdrive 驅(qū)動(dòng)技術(shù)行規(guī)，可在 CPU 和驅(qū)動(dòng)裝置之間進(jìn)行不依賴于廠商的通信。
大數(shù)量結(jié)構(gòu)
通過采用 PROFINET，可以輕松克服以前對(duì)所實(shí)現(xiàn)的機(jī)器設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)置的各種限制。借助 PROFINET，一個(gè) SIMATIC 控制器現(xiàn)在可以管理最多 256 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
在網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)控制器可與分配給它們的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信。每個(gè) PROFINET 網(wǎng)絡(luò)允許的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)量幾乎沒有任何限制，整個(gè) IP 地址段都可使用。
高傳輸速率
通過使用 100 Mbit/s 及全雙工模式，PROFINET 可實(shí)現(xiàn)比以往現(xiàn)場(chǎng)總線更高的傳輸速率。因此，過程數(shù)據(jù)和其它工廠數(shù)據(jù)可毫無(wú)問題地通過 TCP/IP 進(jìn)行傳輸。通過這種方式，PROFINET 滿足了同時(shí)傳輸高速 IO 數(shù)據(jù)以及應(yīng)用的其它部分中的大量數(shù)據(jù)的工業(yè)要求。由于采用 PROFINET 機(jī)制，甚至傳輸由攝像頭采集的這種大量數(shù)據(jù)也不會(huì)影響 IO 數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群途取?
冗余
通過冗余安裝（環(huán)網(wǎng)技術(shù)），可實(shí)現(xiàn)更高工廠可用性。介質(zhì)冗余可借助于外部交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過集成 PROFINET 接口直接實(shí)現(xiàn)。它可實(shí)現(xiàn) 200 ms 的重新配置時(shí)間。在環(huán)網(wǎng)設(shè)施中僅有一個(gè)部分發(fā)生通信中斷的情況下，這種介質(zhì)冗余可防止工廠的停產(chǎn)，并從容不迫地進(jìn)行必要的維護(hù)與維修。
MRPD
利用兼容于 PROFINET 的 MRPD 程序（計(jì)劃重復(fù)介質(zhì)冗余），無(wú)需重組態(tài)時(shí)間，就可實(shí)現(xiàn)高網(wǎng)絡(luò)可用性。MRPD 協(xié)議是 MRP 協(xié)議的擴(kuò)展，用于在一個(gè)環(huán)拓?fù)鋬?nèi)以重復(fù)方式發(fā)送消息幀。這些網(wǎng)絡(luò)只能采用 SCALANCE X-200IRT 交換機(jī)和具備等時(shí)實(shí)時(shí)特性的組件（例如，SIMATIC 控制器、ET 200、SIMOTION 和 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)程序）構(gòu)建而成。
快速調(diào)試
“Fast Start-Up”（快速啟動(dòng)）功能允許在不到一秒內(nèi)快速啟動(dòng)與 SIMATIC 控制器連接的 PROFINET IO 設(shè)備。控制器和設(shè)備之間的通信連接的建立時(shí)間不超過一秒。對(duì)于模塊化設(shè)備來(lái)說(shuō)，可以以最短的時(shí)間連接各個(gè)設(shè)備端口或者斷開各個(gè)設(shè)備端口的連接。例如，在機(jī)器人應(yīng)用中，顯著地提高了換刀速度。
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