PROFINET基础知识介绍，实例讲解西门子PLC通讯控制机器人！

工业以太网一般使用IEEE 802.3中定义的以太网标准。针对自动化系统的网络节点辅助采用了服务质量（ QOS）机制。PROFINET作为工业以太网之一，它采用了三种不同的方法来实现。这样既满足了普通以太网的需求，又满足了工业系统对不同应用的实时性的要求。如下图1所示。

图1、PROFINET使用到的三种协议栈

① 使用了IEEE 802.3以太网标准和TCP/IP，报文结构如图2所示。大多数的PROFINET通信是通过没有被修改的以太网和TCP/IP包来完成。这使得可以无限制地把办公网络的应用集成到PROFINET网络中。

图2、TCP/IP报文结构

② RT的通信不仅使用了带有优先级的以太网报文帧（如下图3所示），而且优化掉了OSI协议栈的3层和4层。这样大大缩短了实时报文在协议栈的处理时间，进一步提高了实时性能。由于没有TCP/IP的协议栈，所以RT的报文不能路由。

图3、PROFINET RT报文结构

③ IRT通信是满足最高的实时要求，特别是针对于等时同步的应用。IRT是基于以太网的扩展协议栈，能够同步所有的通信伙伴并使用调度机制。IRT通信需要在IRT应用的网络区域内使用IRT交换机。在IRT域内也可以并行传输TCP/IP协议包，如图4所示。

图4、PN控制器和PN设备的分片处理机制

以PROFINET RT为例来理解在整个通信的过程中实时性能是如何来保证的。

从通信的终端设备（PN控制器和PN设备）来看，首先采用了优化的协议栈，这一点可以在图1的 ②看到。这样一来在终端的设备上数据报文被处理的时间大大的缩短，这是实时性能保证的一个方面。其次是终端设备上采用的分时间段处理机制，这一点可以在图5看到。这样保证了在每个通信的循环的周期内终端设备即可以处理RT的实时数据又可以处理TCP或UDP的数据。且在每个循环内优先处理RT的实时数据。这里需要强调的是每个PN终端设备只对自己的负责，需要发送的数据会按发送循环发送、对于由其他设备发到自己的数据会进行立即接收，且发送和接收是并行处理。

图5、RT的时间调度机制

从通信的传输设备（SCALANCE X交换机）来看，首先采用百兆全双工的交换网络，这样一来每个终端设备的每个端口都是独享带宽，且可以双向不间断的收发数据。其次是交换机支持802.1P或802.1Q的标准，使得发到交换机网络的PN的数据帧被优先处理和转发，如图6所示。这一点保证了PN在网络上的快速转发，也是实时性能保证的另一个方面。

图6、交换机802.1Q的工作机制

上面介绍的是PN RT的实时性能从机理上如何保证的。而从量化的角度去分析的话，PN RT完全是靠计算来精确保证每个发送循环所能发送的报文及对RT数据的时间的预留。

对于RT来说，在物理层上传输的最小报文帧来为88个字节，最大报文帧来为1488个字节。其中包括了12个字节的帧间隔，如下图7所示。

图7、RT的报文的长度

百以太网的传输速率 ：

每个字节传输需要的时间：

最小的RT报文帧需要的传输时间 0.08

一个PN控制下带3个最小报文帧（40个字节的C_SDU）的PN设备，PN 控制器的发送循环为250 ，通信建立后在PN接口上抓报分析PN的通信可以分析出PN数据帧对时间调度的情况，如下图8所示。

图8、PN RT的时间调度机制

除了对PROFINET RT和IRT的通信调度的分析外，还对PROFINET的抗干扰性作了大量的研究。在对PROFINET推广的时候，很多用户很关心PROFINET是不是和PRROFIBUS一样，存在抗干扰的性能差的特点。我从理论和实际实验上验证了PROFINET的抗干扰性能优于PROFIBUS的抗干扰性能。PROFINET是基于IEEE 802.3的以太网标准。所以对PROFINET的抗干扰分析实质上是对工业以太网的抗干扰分析。

好吧！理论说完了，我们实例讲解一下吧！

今天带来的案例是博途PLC通过PROFINET连接库卡机器人！

网线连接至控制柜门上的KLI端口，另一端连接到交换机，PLC也连接到交换机（交换机无型号要求），交换机再连接到电脑。

首先将编程电脑、PLC、KUKA设置成统一网段，因KUKA的底层设置原因，最好不更改机器人IP地址

1：添加新设备 2:导入GSD文件

安装GSD，并把KUKA设备进行组态

在视图里面进行连接

删除安全模块、设置地址、设备名称

设置好以上后（包括PLC地址），接下来就可以编译下载到PLC。下载完成后PLC会报红灯，是因为下一级组件存在故障，即还没有设置机器人端，连接不到下一级组件，所以报错。也可以使用此方法判断是否连接成功。

WorkVisual对KUKA进行设置

激活、添加Profinet、DTM选择Profinet

双击Profinet进行设置

进行信号映射

首先生成代码，再下载到控制器，注意在控制器上做好确认工作

机器人侧的信号确认：

机器人侧即为映射时的IN(..),PLC侧则是在博图里对KUKA设备设置时的IO地址

200SMART与电脑通信

200SMART与电脑通信

今天给大家介绍下PLC怎么跟电脑通信，也是很多新手一直问的问题。今天介绍两种方式。第一种是电脑跟PLC直连，第二种是通过路由器或者交换机连接。

一、通过网线 PLC直连电脑 通信方法

2.检查电脑IP与PLC的IP是否在同一个网段。200SMART的初始IP是：192.168.2.1

同一个网段的意思是：IP地址的前三个字节必须同 CPU 的 IP 地址一致，后一个字节应在 “1-254”之间（避免 0 和 255 ），避免与网络中其它设备的 IP 地址重复。

例如：你的PLC地址是：192.168.2.1 你的电脑或设备是192.168.2.10 那么这个就是同一网段。 如果你的PLC地址是192.168.2.1 你的电脑地址是192.168.1.1 前面三位不同，那么就不是同一网段。

3.设置好之后可以用ping命令测试是否连接成功。

点击电脑“开始”-“运行” 或者按WIN+R组合键

输入ping 192.168.2.1 ping命令后面一个空格再输入IP地址

4.下一步打开编程软件，修改PLC类型。

5.点击通信，选择网络接口，打开本地链接，看下自己的网卡是哪个。

同样名称的网卡有两种，有一种是后缀带AUTO.1的网卡接口。有这个选项的可以不用修改IP，也可以连接。

下图第4个框框 表示已经连接上PLC。

二、通过网线 PLC连接路由器/交换机 通信方法

按下图用网线把PLC和电脑连接好，如果没有外网，WAN口是不用连接的。电脑网口和PLC网口全部接路由器/交换机的LAN口就行。

连接好之后上第一步教的方法连接PLC即可

今天分享的200SMART PLC跟电脑通信结束，大家如遇到什么问题可以在文章后面留言。

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原创:91工控

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