PROFINET IO系统包括以下几种设备[3]:
1) IO控制器,控制自动化的任务工作。
2) 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。
3) 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
1.3.2 PROFINET CBA
即基于组件的自动化,它满足成套 装备构造者和操作者对于系统级的工程设计过程 与制造商无关的要求[10]。一个PROFINET CBA系统会包括许多自动化的元件,元件可能是机械的、电子的或是IT的变量,元件可以由标准的编程工具产生。元件可由XML格式的PROFINET元件描述(PCD)档来说明。规划工具加载这些描述资料,并建立不同元件之间的逻辑关系。此模式相当程度地受到IEC 6149(英语:IEC 61499)标准的影响。PROFINET CBA的基本概念是很多时候自动化系统都可以分为几个小的子系统,彼此有清楚的区分。PROFINET元件一般只由少数几个输入信号控制,借由这些元件,用户写的程式启动了元件中的特定机能,将输出信号传递给另一个元件。其中用到的技术是制作商 中立的。以元件为基础的通讯只需要进行规划,不需要进行编程。PROFINET CBA的通讯(非实时通讯)适用于总线周期时间在50...100微秒的系统。
1.4本课题的主要研究工作
1、 对PROFINET IO的设备;PROFINET提供的服务、协议以及PROFINET设备之间各种通信关系的建立进行了研究。
2、 研究了PROFINET的实时性,分析了PROFINET 的数据帧结构。详细的介绍了Sycon.net、CIFX TEST以及CIFX SETUP软件的配制方法。
3、 研究了德国赫优讯(hilscher)公司的基于PC的PCI插槽的cifX 50-RE以及一个comX的开发套件:CIF 50-DB-COM-C和CIF50-CB-COM-ABC等产品使用说明方法,并对其进行了固件下载实现了基于EtheCAT和PROFINET协议的工业以太网通信。
4、 使用Wireshark软件对实时的数据传输进行抓包,并对数据帧进行了详细的分析;测试了系统的通讯性能、带宽等。
5、 认真地对赫优讯提供的原有代码进行了详细的分析、纠错和调试,并对部分功能进行了改进,可以实现交互功能;将C代码成功移植到C++上,并增加了一些额外的人性化的功能。
2 PROFINET 设备模型以及通信协议
2.1 PROFINET IO 概述
PROFINET是国际PI组织开创的一种开放的自动化标准,是工业以太网上实现模块化和分布式应用的实现方案,智能的IO设备可以和IO控制器实现高速高质量的通信。
PROFINET IO 是从PROFIBUS DP 发展而来的,下面是PROFINET IO 与 PROFIBUS DP 在传输技术方面的比较。
表 2-1 PROFINET IO 与 PROFIBUS DP 在传输技术方面的比较
传输技术 PROFINET IO PROFIBUS DP
电缆传输技术 使用铜质电缆或光纤电缆的工业以太网