1、Automation and Drives,PROFINET IO Zhaoxin IA&DT CS,工业自动化的发展,工业生产对自动化的要求： ms甚至us的周期时间 每个设备的数据量的从1到100字节，甚至更多 设备可以同步到一个时钟周期，抖动精度为us级 网络拓扑可以自由选择和组合 可以无线通信 过程，HMI，组态和诊断数据，甚至更多的信息使用同一根线传输 ,PROFIBUS系统限制,不断增长的需求，PROFIBUS达到了它的系统极限： 每个报文的最大长度为244 bytes 传输数据最大波特率为12 Mbit/s 总线周期依靠设备的数量和数据量的大小 一致性数据块的最大为32 byte
2、s 分级架构的网络 每个PROFIBUS网络仅允许一个一类DP主站 网络扩展限制，例如12 Mbit/s的距离100 m 网络节点数的限制，整个PROFIBUS网络最大为126个节点,PROFINET 是开放的、标准的、实时的工业以太网标准,基于工业以太网 现场总线IEC61158 使用UDP/IP和IT标准 实时以太网 现场总线系统的无缝集成,PROFINET标准,PROFINET 一根总线实现所有任务!,工业以太网,HMI,PLC,PG/PC,现场设备,现场设备,传统自动化的拓扑,PLC,现场设备,Industrial Ethernet,PROFINET自动化拓扑,HMI,PG/PC,PL
3、C,现场设备,驱动,运动控制,Access- Point,PROFINET 一根总线实现所有任务!,集成PROFIBUS到PROFINET,代理设备,PROFINET,PROFIBUS,PROFINET的新技术,共享设备 一个设备的IO子模块灵活分配给不同的控制器。 一个子模块明确的分配给一个控制器。 智能设备 IO控制器的功能外还具有IO设备的功能。 IO控制器和IO设备同时运行 PROFIenergy 通过PROFIenergy可以有效的节约工厂电能,数据传输类型,PROFINET提供3种类型并行数据传输： NRT 基于IP的非实时通讯 RT 周期的实时通讯 IRT 周期的，确定性和同步通
4、讯,典型的响应时间,1/n,0.251.0ms,10ms,100ms,IRT,RT,TCP/IP,PROFINET实时通信,标准通道 参数化和组态 读诊断数据 对于过程数据协调通信通道 实时通道RT 循环交换过程数据 事件触发的信息,RT,1,Ethernet,TCP/UDP,PROFINET应用,IT应用 例如HTTPSNMPDHCP.,标准数据,过程数据,IP,1,2,2,PROFINET IO实时报文结构,Type=0x8100,2bytes,Priority,3bits,0,VLAN-ID,1bit,12bits,Type,Protocol,0x0800,0x8892,IP,PN,Cy
5、cle-Counter,Data Status,Transfer Status,2bytes,1bytes,1bytes,Transfer Status,Meaning,0,OK,0,1,2,3,4,5,6,7,Data Status,0,0,0,0,Reserved,x,1 如果使用冗余通道，定义首要通道,x,1 数据有效 0 仅在启动时允许,x,x,1 产生数据的过程运行,1 没有问题 0 可在诊断缓冲区中读出,PROFINET IO实时通信,IO控制器,IO设备,实时数据,t1,t1,CPU做IO控制器,CPU通过刷新过程映像区PII和PIQ来读写过程数据，T1为CPU的循环周期，T2为
6、PROFINET IO的Update time。 T1T2 并不能像期望的Update time来控制ET200 PN的I/O。 使用直接读写IO的方式，例如L PIW或T PQW并且在循环时间T2的OB中来控制IO设备。 T1T2 可以按照期望的Update time来控制ET200 PN的I/O。,T2,CPU/IO-Controller,PII,PIQ,user- program,T1,L IW100,L QW100,CP做IO控制器,S7-400的CP作为IO控制器与CPU作为IO控制器有着同样的行为。 S7-300的CP作为IO控制器，CPU与CP的读写方式按照读写数据记录的方式实现
7、的，即SFC58/SFC59。除了T1和T2，T3是CP卡刷新自身的输入和输出缓冲区的循环时间。 由于T3不可控，并不能精确地控制IO设备，需要调整T1或者T2来实现。,T2,CP/IO-Controller,Input Buffer,user- program,T1,Call FC12,Call FC11,Output Buffer,T3,RTC-看门狗时间,Provider,Consumer,Application,故障,实时数据,实时数据,实时数据,t1,t2,t3,故障,t1:Provider更新时间 t2:Provider控制时间(等于t1) t3:看门狗时间（3*t2）,RTA实时
8、报警数据,IO 控制器,IO 设备,应答,通知,报警数据采用通知、应答机制。,实时通道,RTA报警数据（报警处理机制）,报警应答 序列N-1,IO设备,报警通知,协议层确认,IO控制器,报警应答 序列N,报警通知 序列N,应用层确认,报警通知 序列N+1,报警通知,协议层确认,报警应答 序列N+1,应用层确认,收到应用层确认报文,报警应答,报警通知,RTA报警数据（IO Device 报警服务模型）,0001,报警处理单元,报警源,0通道,0通道,0通道,0通道,如果应答过慢同通道的报警无法发出。 报警处理单元在不接到报警应答的情况下，不会再响应同一通道报警。,报警应答,RTA报警数据（IO
9、Device 报警服务模型）,触发中断通道 0001,报警处理单元,报警源,0通道,报警通知,触发中断通道 0010,1通道,2通道,触发中断通道 0110,3通道,触发中断通道 1110,报警通知,从PROFIBUS到PROFINET,由于 PROFINET 具有处理大量数据的框架能力，因此为 PROFINET IO 设计新的功能块。这些也适用于PROFIBUS。 对于带有集成 PROFINET 接口的 CPU 从 PROFIBUS DP 移植到 PROFINET IO 时，必须升级的SIMATIC 的系统功能和标准功能。 新的系统功能和标准功能。,模板分类,基本模板的分类：可编程模板（可以
10、为模板设定属性参数）： 0AB0不可编程模板： 0AA0其中可编程模板的参数可分为静态参数与动态参数：,PROFINET的GSD文件,设备的属性在 GSD (Generic Station Description)文件中进行描述 IO设备的属性（例如，通讯参数） 插拔模块 （点数和类型） 模块的组态数据 （例如，模拟输入） 模块的参数（例如，420mA） 诊断信息（例如，断线）GSD基于XML 可以使用任意的XML编辑器创建 标准的XML定义内容和格式 GSD文件架构遵守ISO 15745标准,GSDML,XML和浏览器视图,通过SFB53修改动态参数,PROFINET IO组态,与PROFI
11、BUS具有相同的组态界面和编程方法。,网络诊断,交换机会传递IO设备所产生的诊断信息 可以再CPU, Step7，HMI，或通过RSE进行评估,交换机会报告网络问题作为PROFINET诊断信息传递给控制器（1） 在STEP 7中组态交换机作为IO设备 另外SNMP也可以提供标准的诊断信息 (2),标准的诊断机制,PLC中的诊断 IO设备发送报警给IO控制器 PLC直接响应出现的报警在PG和HMI中诊断 IO监控器直接从IO-Device中读取诊断信息 相应的故障可以可视化在HMI上,IO-Device,IO-Controller,IO-Supervisor,2,诊断“维护”,对于PROFINE
12、T，模板状态具有另外一种中间状态，该状态处于“完好”和“故障”之间，是一种临界状态，称为“维护”。 对于PROFINET的接口模板支持维护中断事件 ，例如ET200S IM151-3 PN HF接口模块支持检测网络错误，包括同步丢失，端口连接状态，光纤信号质量等。 “维护”有两种状态，一种是Maintenance required，与维护状态绿色 相对应。另外一种是Maintenance demanded，与维护状态黄色 相对应。,Web服务器,S7-400PN的CPU从Firmware v5.2开始支持WEB服务器，S7-300PN的CPU从Firmware v2.6开始支持WEB服务器。
13、WEB服务器可以读到以下信息： 起始页CPU基本信息 识别，订货号，版本等信息 CPU的诊断缓冲区 模块的信息 消息（没有应答选项） 关于通讯的信息 拓扑信息 变量状态 变量表 组态上述WEB服务器的数据存储在CPU的存储介质上，例如MMC卡。推荐使用大于512k。 打开IE浏览器输入该CPU的IP地址，可浏览CPU的信息。,Web服务器诊断,下一版本的Web服务器,Homepage for application Bernds60er,OPC with a S7-1200,谢谢!,现象,一条线型分支设备D100，D109和D111时常会随机的发生丢站现象。,诊断过程,调整PROFINET I
14、O的刷新时间。 方法：通过Step7编程，设置RSE功能，通过查看CPU 消息，调整PROFINET IO的刷新时间为4ms，确定D100，D109和D111频繁会随机的发生丢站现象（约为10秒1次）。 结论：初步证明3个ET200S设备确实存在丢站问题。,诊断过程,排除3个ET200S设备本身存在问题。 方法：使用一个新的ET200S接口和终端模块，不带有任何IO模块，连接在D100（最后一个站点）的P2口，仍然会出现该设备丢站。 结论：初步证明3个ET200S设备本身不存在问题,诊断过程,Step7端口诊断 方法：在线打开Step7硬件组态，双击D100，D109和D111的端口Port1
15、和Port2，可见“Bad received packets”出现错误接收包数，而且会随着点击“Update”按钮，不断增加。但是在D111前面的D104没有出现任何接收的错误包。 结论：这样间接证明D104和D111之间的网线存在问题。,诊断过程,网线检测 方法：使用IQcable tester工具，进行测试，发现引脚2和S (Shield)之间出现短路。 结论：最终证明D104和D111之间的网线存在问题。,解决方案,扩展-交换机,交换机的统计信息Packet Error，如果出现CRC错误，可以判断以太网的物理层存在问题，可能由于电缆短路，例如其中一根线与SH短路或干扰所致。,Zhao xinI CS CS2 FAPhone: +86 010 64763849E-Mail: ,OPC with a S7-1200,Thank you for your attention!,
