Beckhoff 的 Profinet解决方案全解

显示全部楼层 · 2024-1-12 22:50:43

在工作中实践总结，在朋友圈分享讨论，做最接地气的公众号

适用范围:

Beckhoff几乎是业内最开放最灵活的通用型控制系统，在其支持的27种通讯中，除了EtherCAT之外，我觉得客户问得最多的就是Profinet，其次是EthernetIP。而同一种总线，也有不同的通讯方案，依赖于操作系统、TwinCAT版本、网卡驱动、EL网关模块、K-Bus或者E-Bus耦合器，各种排列组合，难免让用户眼花缭乱。而在现场调试的时候，视通讯对方的品牌、产品、型号不同，又会有不同的问题，其中有共性又有特性。用户一时之间要找到适合自己的技术信息不是一件容易的事。

本文试图综合InformationSystem信息、历年收集的各种PPT和资料、自己和同事在实施Profinet中遇到的各种问题及处理过程，力求一站式解决所有Profinet相关的技术问题。由于第三方产品和倍福产品都会持续更新，现场测试的问题总结也会不断补充，所以这个文档也会持续更新。

同时，这也是我一直以来设想的“技术专题一站式解决”的最终实践。先搭好框架，再逐步填充细节，然后持续更新、补充。相信假以时日，必能穷尽现场各种出错的可能性，倍福的技术支持工作会越来越专业，越来越轻松。如果你在现场遇到了本文所不包括的新问题用到了新办法，也欢迎留言告知。

1. Profinet技术介绍

Profinet的应用分为3个级别：

用于设备的参数化，读取诊断数据，装载通讯配置，用户数据交互通道的协商，跟触摸屏通讯。

执行传输，周期性数据，过程控制信息

      高性能的传输，任务同步数据，抖动小于1us



Profinet可以在一条总线上实现实时和非实时通讯，一套实时总线系统适应所有的应用场合，可以有不同级别的通讯实时性。

1.1.    Profinet的术语

1.2.    Profinet RT

PROFINET RT 可以实现最低1ms周期的实时以太网通讯。允许使用普通的交换机，所以抖动时间不确定。具体抖动时间依赖于：交换机的数量、质量、调整、信号传播延迟时间、电缆长度。PROFINET RT非常类似倍福的RT-Ethernet，即EAP通讯的前身。不同的是，PROFINET RT的每个从站可以按自己的任务周期收发数据：

      任务周期总是2nms。

1.3.    Profinet IRT

PROFINET IRT是一种同步实时总线，需要专用的交换机（从站内部也需要），比如Siemens 或者 Hilscher公司的NetX。

通过网络规划，可以计算出Ethernet数据帧到达从站需要花费的时间，因此当需要一个数据帧在设定的时间到达从站时，这个时间可以提前确定，通过这种方式可以减小时间抖动。PROFINET IRT的最小周期< 1 ms。

PROFINET IRT通讯支持独立的通道，在Profinet网络中会为IRT通讯预留带宽。为RT和NRT预留的最大数据帧长意味着需要120us+同步报文时间32us+IRT数据帧，即最小的IRT周期为250us。

IRT的Timing（时间规划）方式类似轨道交通：

目标：在A点和B点之间实现最短距离最快速的连接

初始化参数：声明路由和经过的站点，目的站、时间、轻轨、地铁、有轨电车

规划：设定出发时间，以便在预定的时间到达目的站，优化时间表

1.4.    比较Profinet IRT和Profinet RT

	RT	IRT Top
硬件	无特别要求	要求特殊硬件 (e.g. ERTEC)
周期	> 1 ms	< 1 ms
时间抖动	>> 1 µs	< 1 µs

2. Beckhoff的Profinet RT及IRT通讯组件

2.1. 倍福产品做RT主站（Profinet IO Controller）

A：TwinCAT软件功能包+控制器集成网卡或扩展网卡	B：Profinet网关模块

订货号： TS6271：适用于TC2，Windows标准版或嵌入版 TS6271-0030：适用于TC2，Windows CE TF6271-00xx：适用于TC3，只分CPU等级，不分OS	订货号： EL6631-0000：不区分TwinCAT版本，不区分操作系统，不区分CPU性能等级
Processdata：无限制	Processdata：1kB
从站数量：仅受Profinet协议限制	从站数量：< 15个
硬件接口：控制器集成的Intel 网卡或者 CX控制器上的CCAT网卡CXxxxx-M930 扩展的Intel网卡FC90xx CU2508	硬件接口：模块EL6631-0000

注意：

挂在第三方控制器下面的倍福耦合器上的EL6631不能作为Profinet网关。

2.2. 倍福产品做RT从站（Profinet IO Device）

2.2.1.整个倍福控制系统做为第三方控制器的Profinet从站

可以通过TwinCAT软件包或者EtherCAT网关模块，实现Profinet从站。

A：TwinCAT软件功能包+控制器集成网卡或扩展网卡	B：Profinet网关模块
订货号： TS6270：适用于TC2，Windows标准版或嵌入版 TS6270-0030：适用于TC2，Windows CE TF6270-00xx：适用于TC3，只分CPU等级，不分OS	订货号： EL6631-0010：不区分TwinCAT版本，不区分操作系统，不区分CPU性能等级
Processdata：无限制	Processdata：1kB
允许的 IO devices数量：1+7虚拟从站	允许的 IO devices数量：1+1虚拟从站
硬件接口：控制器集成的Intel 网卡或者 CX控制器上的CCAT网卡CXxxxx-M930和CX8093 扩展的Intel网卡FC90xx CU2508	硬件接口：模块EL6631-0010

注意：

挂在第三方控制器下面的倍福耦合器上的EL6631-0010不能作为Profinet网关。

2.2.2. 倍福耦合器作为第三方控制器的Profinet从站

包括IP20的Profnet IO耦合器：

K-Bus产品：BK9103，BK9053，

EtherCAT产品：EK9300

IP67的Profinet IO耦合器：

K-Bus产品：IL230x-B903，

EtherCAT产品：EP9300

2.2.3.倍福产品的Profinet从站方案概览图

2.3.    倍福产品做IRT主站（Profinet IRT Controller）

根据Beckhoff官网显示，EL6632可以提供完整的RT或者IRT功能以及大量的诊断选项。所有服务符合最高级别的C类IRT通讯规范。最多可以控制5个IRT从站或者15个RT从站，但这与拓相结构和控制周期有关。

由于IRT网络设置复杂，硬件昂贵，倍福不提供EL6632的产品支持。如果客户需要测试或者使用EL6632，应在下单前确认可以从当地的西门子技术部门获得相关的支持。否则，购买该模块后可能无法在实际项目中使用。

（未完待续）

第3到5节为具体的操作步骤和参数设置，第6节附件。

完整的技术文档仍然放在公众号共享文档网址：

http://www.baclizzy.com.cn/20180502Beckhof的Profinet解决方案全解/

Beckhoff系列产品中的Profinet解决方案.pdf

附《配套文档》，包括各种通讯组合的TwinCAT配置文件，及德国Profinet培训的练习PPT

直接链接：

http://www.baclizzy.com.cn/20180502%20Beckhoff%E7%9A%84Profinet%E8%A7%A3%E5%86%B3%E6%96%B9%E6%A1%88%E5%85%A8%E8%A7%A3/Beckhoff%E7%B3%BB%E5%88%97%E4%BA%A7%E5%93%81%E4%B8%AD%E7%9A%84Profinet%E8%A7%A3%E5%86%B3%E6%96%B9%E6%A1%88.pdf

以下为内容目录

1.    Profinet技术介绍

1.1.    Profinet的术语

1.2.    Profinet RT

1.3.    Profinet IRT

1.4.    比较Profinet IRT和Profinet RT

2.    Beckhoff的Profinet RT及IRT通讯组件

2.1.    倍福产品做RT主站（Profinet IO Controller）

2.2.    倍福产品做RT从站（Profinet IO Device）

2.2.1.       整个倍福控制系统做为第三方控制器的Profinet从站

2.2.2.       倍福耦合器作为第三方控制器的Profinet从站

2.2.3.       倍福产品的Profinet从站方案概览图

2.3.    倍福产品做IRT主站（Profinet IRT Controller）

3.    Beckhoff的Profinet主站配置步骤

3.1.    找到Profinet主站

3.1.1.       EL6631-0000作为主站

3.1.2.       Intel网卡作为主站

3.1.3.       CXxxxx-M930作为主站

3.1.4.       CU2508作为主站

3.2.    Profinet 主站的设置

3.2.1.       从Device的Setting页面设置Profinet主站IP和名字

3.2.2.       同步任务设置

3.2.3.       扫描PROFINET 网络

3.3.    Profinet从站的配置

3.3.1.       获得正确的GSDML文件

3.3.2.       自动读取从站的配置

3.3.3.       注意事项

3.4.    现场测试

3.4.1.       连接西门子S1500

3.4.2.       连接西门子C Motion

3.4.3.       连接西门子S7 315

3.4.4.       连接西门子ET200s

3.4.5.       SICK公司的RFID

4.    TwinCAT作为Profinet从站的配置步骤

4.1.    在TwinCAT开发环境中找到Profinet从站

4.1.1.       EL6731-0010

4.1.2.       Intel网卡和TS6270/TF6270

4.1.3.       CXxxxx-B930作为从站

4.1.4.       CU2508作为从站

4.2.    在TwinCAT开发环境中配置Profinet从站

4.2.1.       设置从站参数

4.2.2.       配置Profinet从站的过程数据

4.3.    在第三方的Profinet主站开发环境中配置从站

4.3.1.       在西门子S7315中配置。

5.    耦合器作为Profinet从站配置步骤

5.1.    EK9300

5.1.1.       以TwinCAT为主站

5.1.2.       以西门子S7 315为主站

5.1.3.       FAQ

5.2.    BK9300

5.2.1.       以TwinCAT为主站

5.2.2.       以西门子S7 315为主站

5.2.3.       FAQ

6.    附：Profinet综合练习（以倍福和西门子的Profinet通讯为例）

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