基于工业控制界对于厂域网络通讯标准渴望能够–建置一个单一性网络,含有广域的诊断能力,强大的网域管理服务功能,并且能够耦合垂直层网络的最佳整合性,因应这样的趋势潮流,从而更加导向采纳工业以太网络(Industrial Ethernet)的应用,在此PROFINET 和PROFIBUS International 提供了一个针对工业界建置厂域通讯应用的广泛性标准,经由采用现在被广泛应用且具IEC 802.3国际认证的–工业以太网络(Industrial Ethernet)开放性标准通讯为基础平台,藉以符合所有工业界对通讯网络的期待与需求,将以太网络(Ethernet)真正应用在工业自动化控制,并且能够整合工厂内既有的厂域网络及其设备.

PROFIBUS International 在今日之所以能够被广泛应用在厂域网络通讯上,并且拥有全球超过一千万个现场使用节点 (over 10 Million Nodes) 的辉煌实绩,它的丰富应用经验的获得,都是来自于多年来PROFIBUS网络应用的不断蓬勃发展, 然而,为了能够进而接轨工业以太网络(Industrial Ethernet),并且能够适应且更加的符合现今工业制程与生产技术不断发展提升上的特定需求,将是有赖于PROFINET网络,一个更加延伸的工业网络标准,开放的且以制造者-中立性 (Manufacture-neutral) 为考虑的–通讯协议(Protocol),经由开放性的工业以太网络为基础架构, PROFINET 使用以太网络(Ethernet)整合连接所有目前在工业自动化应用上所有的厂域网络层网络,使其符合所有现在工业上及未来发展的需求. PROFINET保留所有现有以太网络(Ethernet)的功能范围和其能够被整合到商业(Office)与信息技术(IT)环境,且勿须增加多余的网络接口. 其功能符合典型的工业界对网络的需求,所以执行PROFINET 通讯传输, 除了含括一般的标准TCP/IP通讯之外, 而且还能够同时并行被操作在正规的网络传输封包数量的传递上.
提供两项策略对既有的工厂设备投资做最大的保护
种类众多的现场设备,例如, SIMATIC ET-200S 现场远程设备连接系统,现在也提供具有连接PROFINET的网络接口,因此,能够整合既有的现场厂域网络成为PROFINET 不可或缺的一部分,.设备的原件在PROFINET上,乃是植基于原有PROFIBUS架构基础,所以原有远程设备的既有的I/O模块仍然能够被延续使用,以保护原有工厂的设备投资.充分利用此一优点,我们以SIMATIC S7-300可程控器举例来说,它同时具有一个以太网络端口(Ethernet) 与PROFIBUS埠,使既有的系统因此能够简单且容易转移更新到新的系统环境,操作者不必重新编写程序或更换原PROFIBUS的设备,另外一个应用的可能性是将PROFIBUS现场设备透过一个PROFINET的控制器使用代理主机(Proxy)功能,将其连接到PROFINET网络上. 一个代理主机(Proxy)接口—例如,选用SIMATIC NET IE/PB-Link PN IO (Industrial Ethernet/Profibus Coupler) 双网络耦合接口模块—有如扮演一个代表下层PROFIBUS 设备的衔接性角色位置.
工业级无线网络新应用
平滑而具弹性的网络拓朴是工业以太网络的另一优点,树状(Tree),环状(Ring)和光纤(Optical)或电气(Electrical)双绞线网络与现在不容忽视且逐渐被选用的无线局域网络(Wireless LAN)无线数据传输技术—因此,工业以太网络通讯的极多样性,也提供了现今工业网络应用更多的可能性.较之于传统的网络配线方式,工业无线数据传输赋予其更多的可靠性和确保最低的干扰影响—举例来说,当现场有不易安装配线或缺乏设置收线滚动条器空间..等的移动性操作设备,这时工业无线局域网络的使用,将能有效解决这样的需求,并达到省空间和配线成本的支出,例如,工厂内自动导引无人搬运车(AGV)或个人化移动性机台操作器和维修设备,都能够简单的被整合进入自动化控制平台中.

PROFINET 的特性
‧ 考虑工业兼容性的安装与网络技术
‧ 网络实时(Real-Time)通讯能力
‧ 完全整合远程现场设备
‧ 等时同步(Isochronous Real-Time)的运动控制(Motion-Control)应用
‧ 简单的网络管理和诊断能力与提供信息技术(IT)服务
‧ 保护非经授权的存取与数据不当窜改
‧ 分布式自动化架构具高效能性与制造者中立性(manufacturer-neutral)的规划

等时性的实时通讯(Isochronous Real Time)运动控制:分割网络通讯传递时区,确保等时性的实时通讯不受标准通讯传递的干扰

PROFINET 实时通讯的以太网络
高速的传输速率可达1Gbps,对于工业需求和信息技术(IT)服务,工业以太网络(Industrial Ethernet)是绝对最佳的选择.当现场使用周期性用户数据传递,无论如何增加需求,在此,最快的反应时间和用户重要数据都可以使用可决定性的方式传递,如,生产自动化的实时通讯. PROFINET 网络通讯经由标准的TCP/IP通讯模式,而且它还同时提供了一个并进的实时通讯的传递信道,这个方法是使用标准以太网络硬件Ethernet Hardware)在终端设备和以执行电信传送优先权方式再置入网络交换器里,经由IEEE-based 优先权标记(priority tagging).因为这样,使反应时间(response time)能够在5~10毫秒(millisecond)的范围之内—相较于一般厂域网络系统的反应时间更快的许多,在同步控制应用中要求其跃动值(Jitter)必须小于1微秒(microsecond),其周期性时间必须被确保在1毫秒(millisecond)的范围内,为了能够使传输执行达于同步控制应用, PROFINET 在工业以太网络(Industrial Ethernet)里,已经加以延伸其具有等时性(Isochronous)的同步控制应用,以硬件特性支持循环式通讯,因此,专门的 ERTEC(enhance real-time Ethernet controller) ASICs 芯片已经整合在终端设备和网络组件之中.所谓实时(real-time)传递就是在循环序列(cyclic sequence) 中保留一个时间区段(time window),剩余的通讯时间段则归于一般的标准通讯使用,在这个方法中,使用者能够在任何地方存取设备数据,透过他自己的笔记本电脑—但是,却不会影响到整个循环同步的控制.

标准通讯网络的安全防御
透过以太网络来开发工厂厂域网络,对于来自不可预期的非安全性操作或非经授权存取自动化组成件,如果不能有效的加以防范,将可能会带来更大的风险,导致高危险性的结果, SCALACE S (security module) 网络安全防御模块,它担任 PROFINET 网络上的安全防御关键角色, 西门子也开发了一些工业网络安全防御接口,用以确实保护生产系统不被任意入侵,阻绝所有非经授权的存取,以及不可辨识的错误地址或其它可能的漏失,访问控制是被设定在个别的局域网络段中,不会影响既有的网络效能运作,工业网络通讯的安全工作可经由工业自动化技术专家来管理即可,不需具备受过专业的信息技术(IT)训练.

失效安全(Fail-Safe)应用
PROFINET 现已逐渐被广泛使用于大部分工业生产自动化,但是对于失效安全(Fail-Safe)的标准(例如,运动控制应用)是否可以整合并入
PROFINET 的应用,已经在2005年德国汉诺威展上正式发表, PROFINET 同样使用 PROFIsafe Profile 并且已经获得国际认证且是依据
失效安全验证标准 IEC 61508 (可达 SIL3 等级),EN 954 (可达Category 4),NFPA 79-2002 和 NFPA 85, 因此可以执行对于来自制造业与
工业制程上更高的安全性考虑的应用需求,所以未来使用者除了能够利用标准TCPIP/IP通讯优势之外,在ROFINET网络通讯上也可以纳入PROFIsafe
Profile 达到对失效安全(Fail-Safe)的控制.

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