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PROFINET工业以太网教程(1)——基础知识

PROFINET工业以太网教程系列文章计划介绍PROFINET的基础知识、网络组件、拓扑结构、通信功能及其它一些相关的知识。本文是系列教程的第1篇,介绍国际总线标准IEC61158和PROFINET的一些基础知识,包括如下几个主题:

  1. IEC61158简介

  2. 什么是PROFINET?

  3. PROFINET的优点

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1、IEC61158简介

IEC61158是国际电工委员会发布的现场总线与工业以太网标准,涵盖的内容非常广泛,大体包括:
IEC61158-1总论与导则;
IEC61158-2物理层服务定义与协议规范;
IEC61158-3数据链路层服务定义;
IEC61158-4数据链路层协议规范;
IEC61158-5应用层服务定义;
IEC61158-6应用层协议规范;

IEC61158第1版发布于1999年3月,目前最新版本是IEC61158-x-2019。
IEC61158公布了20多种经过市场考验的现场总线/工业以太网标准,主要包括:

IEC61158公布的现场总线/工业以太网
编号
名称
类别
Type1
TS61158
现场总线
Type2CIP
现场总线
Type3
PROFIBUS
现场总线
Type4
P-NET
现场总线
Type5
FF HSE
高速以太网
Type6
SwiftNet
被撤销
Type7
WorldFIP现场总线
Type8
INTERBUS
现场总线
Type9FF H1现场总线
Type10
PROFINET实时以太网
Type11
TC-net
实时以太网
Type12
EtherCAT
实时以太网
Type13
Ethernet PowerLink
实时以太网
Type14
EPA
实时以太网
Type15
Modbus-RTPS实时以太网
Type16
SER COS I,II
现场总线
Type17
VNET/IP
实时以太网
Type18
CC-LINK现场总线
Type19
SER COSIII实时以太网
Type20
HART
现场总线

2、什么是PROFINET?

从上面的表格可以看出,PROFINET是IEC61158公布的第10类现场总线/工业以太网标准,它属于实时以太网。

所谓"实时",是指PROFINET通信的响应时间小于10ms;PROFINET还支持等时同步通信(IRT),用于运动控制等时间要求严苛的场合,其响应时间小于1ms;

所谓"以太网",是指PROFINET是一种基于以太网的通信协议,它的基础是百兆以太网。百兆以太网的传输介质可以是双绞线或光纤,使用双绞线时,只需要使用网线中的1、2、3、6号线,这就是PROFINET网线只有4根线的原因。

在OSI参考模型中,PROFINET位于第5~7层,其1~4层是百兆以太网,如下图所示:

PROFINET_ISO_OSI.png

3、PROFINET的优点

PROFINET的优点很多,主要包括:

  • PROFINET是一种开放式的架构,可以与传统的互联网互联互通,俗称"一网到底"。所谓"一网到底",是指通过一个网络将现场层、控制层和管理层相连,实现数据的交换,便于管理和维护;

  • 支持多种拓扑结构,节点增删灵活;PROFINET支持线型、星型、树型、环型等网络拓扑结构,可以根据需要灵活添加或删除节点;

  • 支持PROFIsafe、PROFIdrive、PROFIenergy三大行规,可以实现安全、运动控制和节能的功能;

  • 极高的通信速率和极低的抖动,保证数据交换的及时和准确;

  • 支持诊断功能,可以快速定位到故障节点;

好了,关于PROFINET工业以太网技术教程的第1篇就先介绍到这里,后续文章会继续介绍相关内容。

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