工业以太网通信标准PROFInet及其应用

　　1 引言

　　随着信息技术技术的飞速发展,当今自动化技术的发展正日益受到信息技术原理及其标准的重大影响。在自动化领域中集成信息技术可以为企业内部自动化系统间的全局通信提供解决方案,基于工业以太网通信标准的PROFInet通信技术使这种集成成为可能。PROFInet是Process Field Net的缩写,它是Profibus客户、生产商与系统集成联盟协会推出的在PROFIBUS与以太网间全开放的通信协议。PROFInet是一种基于实时工业以太网的自动化解决方案,包括一整套完整高性能并可升级的解决方案,可以为PROFIBUS及其他各种现场总线网络提供以太网移植服务;PROFInet标准的开放性保证了其长远的兼容性与扩展性,从而可以保护用户的投资与利益。PROFInet可以使工程与组态、试运行、操作和维护更为便捷,并且能够与PROFIBUS以及其它现场总线网络实现无缝集成与连接。工程实践证明,在组建企业工控网络时采用PROFInet通讯技术可以节省近15%的硬件投资。

　　2 PROFInet通讯标准

　　PROFInet可以提供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,它主要包含以下方面:(1)高度分散自动化系统的开放对象模型(结构模型);(2)基于Ethernet的开放的、面向对象的运行期通信方案(功能单元间的通信关系);(3)独立于制造商的工程设计方案(应用开发)。PROFInet方案可以用一条等式简单而明了地描述:PROFInet=Profibus+具有PROFIBUS和IT标准Ethernet的开放的、一致的通信。

　　2.1 PROFInet设备的软件结构

　　PROFInet设备的软件覆盖了现场设备的整个运行期通信,基于模块化设计的软件包含若干通信层,每层都与系统环境一致。PROFInet软件主要包括一个RPC(Remote Procedure Call)层,一个DCOM(Distributed Component Object Model)层和一个专门为PROFInet对象定义的层。PROFInet对象可以是ACCO(Active Connection Control Object)设备、RT auto(Runtime Automation)设备、物理设备或逻辑设备。软件中定义的实时数据通道提供PROFInet对象与以太网间的实时通信服务。PROFInet通过系统接口连接到操作系统(如WinCE),通过应用接口连接到控制器(如PLC)。

　　PROFInet的运行期软件位于一个目录固定的结构中,可以分为核心目录和系统应用目录。若通信开始而核心目录中的文件未改变,则系统应用目录中的部分文件必须重建。所有的系统应用都是指向系统接口和应用接口,实现PROFInet设备的各项功能。PROFInet设备的软件结构可以用图1描述如下:

　　PROFInet设备的软件结构决定了PROFInet设备可以从企业管理层到现场层直接、透明地访问,并且提供对TCP/IP协议的绝对支持。PROFInet技术使企业用户能够方便地对现有的系统进行扩展和集成,是一种优化的工业以太网通信标准。