《关于PROFInet以太网现场总线的研究及应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于PROFInet以太网现场总线的研究及应用.docx（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于PROFInet以太网现场总线的研究及应用ronggang导语：PROFInet提供了一种开放的、一致的PROFIBUS纵向集成方案,全面地知足了保护客户投资的要求，即:集成现有的通讯和自动化构造摘要：自从PROFIBUS问世以来，开放的PROFIBUS技术一直处于不断的开发经过中，其目的是提供其应用领域的逻辑扩展。从自动化构造的角度看，很长一段时间内这个开发经过只是关于通讯机制和应用行规的横向扩展。然而，近年来集成工业自动化与企业/全球联网企业中办公领域较高层的IT技术在PROFIBUS技术的纵向扩展中，同时又完全保存PROFIBUS现有的开放性，这已成为决定性趋势。按照客户的要求，PR
2、OFInet提供了一种开放的、一致的PROFIBUS纵向集成方案,全面地知足了保护客户投资的要求，即:集成现有的通讯和自动化构造。关键词：PROFIBUS;PROFInet;自动化构造;工业自动化;IT技术代表全世界1200多家会员公司的PROFIBUS国际组织推出了基于实时工业以太网的PROFINET自动化解决方案。该技术为当前的用户提供了一套完好高性能可伸缩的晋级至工业以太网平台的解决方案。PROFINET是一项重大的并具有战略性的技术创新，它不仅能为PROFIBUS，而且能为其它现场总线网络系统提供以太网移植效劳。PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依靠于设备消费商的现场总线标准，广
3、泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS由3个兼容局部组成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS规定一种串行现场总线系统的技术特性和功能，用这种系统可将现场中的分布式自动化设备在低和中等性能范围内分别为传感器/执行器和单元层互相连接成网络。PROFIBUS访问总线方法是符合欧洲标准EN50170标准规定的，即附属有主/从站轮询的令牌传递原理。PROFIBUS现场总线技术在经过和制造工业的应用中，能节省大量线缆、槽架、连接件，减少了系统的设计、调试、维护时间，方便地实现了现场控制设备之间以及设备
4、与控制治理层之间的联络，为控制信息进入公共数据网络创造了条件。与地点无关的控制、高速通讯、灵敏的拓扑构造、真正的可互操纵性和开放性等高级功能的特征使其具有强大上风和广阔开展前景。因此，PROFInet包含了所有重要的方面，这些方面以开放的、一致的分散自动化为特点。由于显著地减少了用于机器及设备的组态和操纵的时间和开销，因此这些系统具有很多重要的优点。1工业自动化的新前景有效进步工厂消费力始终是永久的目的。工厂希望投资使消费可以快速应对最新的市场需求，缩短新产品的上市时间，这就需要根据工厂范围内的连续信息流，用于战略决策：从消费第一线，到工厂控制层，直到治理层。因此信息技术，十分是基于消费自动化
5、的信息技术将成为推动消费效率、降低消费本钱和企业创新的主要气力。2通过PROFINET，实现创新的工业以太网标准采用基于工业以太网的开放式、跨供给商标准的PROFINET，即可从公司治理层直到现场层实现直接、透明的访问。PROFINET基于现有成熟IT标准，并提供对TCP/IP的全面支持。用户可以绝不费力地与现有系统进展扩展及便捷集成。在1999年，随着不同领域IT的交融，PROFIBUS国际组织捉住了这一契机，并开场寻求开放的PROFIBUS技术用于企业内消费和企业治理层的解决方案。目的之一是寻找一种纵向扩展的构造，一方面这种构造允许现有的开放性能全面地良好地保存下来;另一方面，允许以广泛可
6、用的传统的PROFIBUS技术为根底的系统各局部之间的无缝集成。对于PROFInet，由于它提供了与各种现场总线的开放的接口，其开放性已有了进一步的扩展。这就允许所有总线的解决方案轻易地集成到PROFInet系统中。进一步的目的是确保具有广泛的一致性，它使得各种层次的用户使用同样的机制进展通讯和协同运行。这方面既包括自动化设备间的横向通讯自动化集成也包括办公室、治理和现场层用户间的纵向通讯企业集成。面向对象的部件模型提供了这一方案的根底。align=center图1：具有PROFInet的工业通讯/alignPROFInet方案尤其注重基于统一数据模型的统一的、工厂范围的工程，并以为有必要通过
7、图形、文本或者基于脚本script的对象互连建立应用，由于这使处理工具既直观又轻易。PROFInet办公室和自动化领域开放的、一致的连接PROFInet方案覆盖了分散自动化系统的所有运行阶段。它包含以下主要方面：高度分散自动化系统的开放对象模型构造模型基于Ethernet的开放的、面向对象的运行期通讯方案功能单元间的通讯关系独立于制造商的工程设计方案应用开发根据此方案，PROFIBUS国际组织现已开发了一种自动化解决方案，该方案不仅允许所有总线的供给商相互连接，而且也能与较高企业层的IT直接通讯。3、对象模型PROFInet的构造方案基于微软定义的COM对象ComponentObjectMod
8、el部件对象模型。这就允许以成品部件为根底的应用开发。部件以对象的形式建立，对象通过已定义的接口进展互相间的通讯。一种COM接口具有指定数目的功能，在“接口定义语言IDL中对这些功能作了描绘。一个部件支持一个特定的接口采用某些方法仔细定义的接口，这实际上就如人们所讲的那样:以部件实现接口这涉及已定义接口的实现和它的语义效劳。就用户而言，COM部件只不过是一些接口的号码。通过调用一个接口的功能，客户可存取这类部件的效劳。PROFInet区分工程系统中的对象ES对象和运行期系统中的对象RT对象。在工程设计期间，ES对象代表RT对象。ES对象的例如、互连和参数化形成了一个特定工厂的自动化解决方案的模
9、型。使用工程模型的评估，下装能触发运行期软件的生成。PROFInet方案跟随这样一个根本思想:运行期系统中的每个RT对象恰恰与工程系统中的ES对象相对应，这有利于工程领域映象到运行期领域，反之亦然。以这种方式，ES对象间的关系可轻易地映象到相应的RT对象间的关系。这些语句适用于设备ES设备和软件ES自动化的典型工程。在这个方案中，ES对象和RT对象被以为是两个不同的对象。由于第一，组态发生在运行期领域设备尚不可用的期间;第二，对象的功能不同，由于只有RT对象才能产生实际的自动化功能。4、运行期通讯运行期通讯通过COM对象的接口以基于草拟的对象模型的对象协议的形式进展。运行期模型代表一台设备上可
10、用的实际对象，该设备通过OLE自动化可从外部访问这些对象的接口、方式和各个对象互相间的关系。它并不作任何关于接口实现的假设，因此在实现期间保持了最大限度的灵敏性只要对象的映象保存在设备的通讯线上。运行期概念基于传统的Ethernet通讯机制，如TCP/IP或者UDP。后来对这种根本的机制用RPC和DCOM机制进展了加强。DCOM可视为用于基于RPC分布式应用的COM技术的扩展。作为一种选择，现可采用优化的实时通讯机制用于实时时间苛求的应用领域。在运行期期间，PROFInet部件以DCOM对象的形式映象，这样通过对象协议机制确保了DCOM对象的通讯。自动化对象即COM对象作为PDU以DCOM协议
11、定义的形式出如今通讯总线上。通过“DCOM布线协议，DCOM定义了对象的标识和具有有关接口和参数的方法。这就可在通讯总线上进展标准化的DCOM信息包的传输，通讯总线是通过接口定义确定的。这些信息包在客户方生成并在效劳器评估和解释。其特点在于:在效劳器内不需要有COM对象。它知足了在总线上实现生成“对象幻影illusionofanobject的需要。连接对象活动控制ACCO确保了已组态的相互连接的设备间通讯关系的建立和数据交换。传输本身是由事件控制的。ACCO也负责故障后的恢复。这包括:质量代码和时间标记的传输、连接伙伴的监视、连接丧失后的再建立以及互相连接性的测试/诊断。5、工程方案用户友好的
12、PROFInet工程方案是唯一的、特定的方案，这是通过任何其它现场总线或者新兴的Ethernet解决方案所不可实现的自动化解决方案。有了PROFInet，在PROFInet设备上运行的自动化对象，在运行期可相互通讯。在工程设计经过中定义了边界条件和通讯连接。为此目的，已定义了工程对象模型，它为使用工程系统自动化对象ESAutos确定了技术框架条件。这种统一的根底模型可使不同制造商的工程系统自动化对象和不同制造商的工程开发工具相结合。这种工程对象模型不仅使用不同制造商部件的组态开发工具，而且还认可制造商的标准或者用面facet的方法进展的面向应用的功能扩展。设备本身依靠于制造商的编程部件生成和用
13、较高层的工程工具进展的所安装设备范围内互连应用组态之间的明晰的别离可实如今一个工厂中集成不同制造商的产品。6、详细应用目前在国内，PROFInet的应用还处于初级阶段，只有少数的公司和单位采用PROFInet构造布局。如今，我们正尝试在国内某家核电装备工厂采用PROFInet方案集成系统。系统的最上层是INTERNET，工厂内部网络可以通过接口与外部网络通讯联络;中间层是PROFInet，包括工厂对于车间设备的治理控制单元或者软件;最下层那么是基于PROFIBUS的现场总线单元，详细包括车间自动化消费线上的各个工段、控制器、执行元件、现场设备如传感器、仪表、自动化设备如车床、铣床等。我们可以通
14、过PROFInet与现场总线的接口来监控车间各设备的运行，到达对治理层和现场层流程化、理性化集成的目的。详细系统方案如下列图所示：align=center图2：PROFInet详细应用集成方案/align我们已经对该系统集成方案做了初步分析和论证，理论证实该方案确实可行。7、完毕语本文作者创新点：通过对PROFInet以太网现场总线的研究，将其应用范围由单纯的通讯机制向集成工业自动化方面纵向扩展，并通过详细的实际方案分析，证实PROFInet作为一种与PROFIBUS相结合的以太网现场总线。可以从宏观和微观的角度来改善对自动化设备网络的治理和监控，标准工业流程和消费秩序，在工业自动化系统中发挥
15、宏大的作用。参考文献1冉全，杨志方.以太网在工业控制领域的应用讨论.微计算机信息.2002,18.2李立.以太网和现场总线在工业网络中的应用.微计算机信息2001,17.3习博,方彦军.工业以太网中网络通讯技术的研究.微计算机信息2005,21.3阳宪惠.工业数据通讯与控制网络M.清华大学出版社.2003.4杨金奇，刘学军.工业以太网技术及其应用现状与开展.四川工业学院学报.2002,4.5贾东耀，汪仁皇.工业控制网络构造的开展趋势.工业仪表与自动化装置.2002,5.6WilliamH.Mass.ETHERNET/IP:Open,Availableandbasedonmoderntechnology.TheIndustrialEthernetBookIssue11，2002Ethernet.Industrial-networking.