单片机开发——PROFINET协议

PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。



PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。

为了达到上述的通讯机能，定义了以下三种的通讯协定等级。

TCP/IP是针对PROFINET CBA及工厂调试用，其反应时间约为100ms。

RT（实时）通讯协定是针对PROFINET CBA及PROFINET IO的应用，其反应时间小于10ms。

IRT（等时实时）通讯协定是针对驱动系统的PROFINET IO通讯，其反应时间小于1ms。

利用以太网的分析工具可以记录及显示的PROFINET通讯协定的封包，也有一些软件可以解读PROFINET的资料帧。

PROFINET网络和外部设备的通讯是借由PROFINET IO来实现，PROFINET IO定义和现场连接的外部设备的通讯机能，其基础是级联性的实时概念，PROFINET IO定义控制器（有“主站机能”的设备）和其他设备（有“从站机能”的设备）之间完整的资料交换、参数设定及诊断机能。PROFINET IO是设计用来在以以太网连接的设备提供快速的资料传输，且支援生产者－消费者模型（provider-consumer model）。支援PROFIBUS通讯协定的设备可以无缝的和PROFINET网络连接，不需要IO代理器（IO-Proxy）之类的设备。设备开发者可以利用市面上贩售的以太网控制器来开发PROFINET IO设备。PROFINET IO适用在网络循环时间在数ms的系统。

PROFINET IO系统包括以下几种设备：

IO控制器，控制自动化的任务工作。

IO设备，一般是现场设备，受IO控制器的控制及监控，一个IO设备可能包括数个模组或是子模组。

IO监控器是一个PC的软件，可以设定参数及诊断个别模组的状态。

PROFINET IO会在IO控制器及IO设备之间建立应用关系（Application Relation,AR），应用关系中会定义有不同的参数传递、周期资料交换及警告处理等特性的通讯关系（Communication Relations,CR）。

一个IO设备的特性会由设备制造商在GSD（General Station Description）档中说明，所使用的语言是GSDML（GSD标记语言），GSD档提供PC监控软件规划PROFINET组态所需要的基本资料。


在PROFINET IO网络中，程序资料和警告都是实时（real time，RT）传送。PROFINET的实时是依IEEE及IEC的定义，在一个网络周期内允许在有限的时间内处理实时的服务。实时通讯是PROFINET IO资料交换的基础。在处理时，实时资料的优先权比TCP(UDP)/IP资料要高。PROFINET RT是分散式周边实时通讯的基础，也是PROFINET元件模型（PROFINET CBA）的基础。一般资料交换的总线循环时间约在数百微秒以内。

PROFINET的等时资料交换定义在等时实时（isochronous real time，IRT）机能中。具有IRT机能的PROFINET IO现场设备有整合在现场设备中的switch ports，可以用例如像以太网控制器ERTEC 400/200为基础。一般资料交换的总线循环时间约从数百毫秒至数微秒。等时通讯和实时通讯的差异是前者有高度的确定性，因此总线周期的启始时间可维持到很高的准确度，其抖动至多到1 µs (jitter)。像马达位置控制程序的运动控制应用就会用到等时实时通讯。
Profinet使用注意事项

1.Profinet的数据传输带宽是100MBps

2.设备之间的总线长度为100m（超过100m需要设备进行中继，路由器 profinetio 都可以）

3.数据传输方式为全双工，没有终端电阻

4.一致性数据最大为254bytes

5.对于上位计算机可以使用标准以太网卡，不需要专用适配器

6.对于profinet诊断可以使用it工具

7.使用IP地址和设备名称区分，在组态时都要设置，否则无法成功组态。

8.对于IRT应用，必须要使用支持IRT的专用交换机。



PROFIdrive：迅速、轻松地实施驱动解决方案

PROFIdrive为基于PROFINET的驱动定义了设备行为和内部设备数据的访问程序——从简单的变频器到高性能伺服控制器。驱动接口非常简单且不限工艺功能。

优势：

统一的运动控制和基于驱动器的安全应用接口

设备可替换性

通过总线进行诊断

PROFIsafe：安全通信——开放、集成、久经验证

PROFIsafe基于PROFINET实现安全工厂和机器，在既有通信线路上（有线或无线）永久监控传输的报文，无需额外的独立总线系统。

优势：

安全解决方案的可重用性

成熟的安全技术标准

最小化布线工作量

基于IWLAN的故障安全无线通信

PROFIenergy：节能通信

PROFIenergy支持技术上相关联的工厂部件实现简单的自动断开和连接。通过上位控制系统集中实现协同。从而大幅降低能源成本。

优势：

控制能耗

全部工厂部件的协同断开和连接

无需永久连接的外部系统需求