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PROFINET - 自动化领域的以太网

PROFINET 是全球的工业自动化以太网，所安装的节点数已超过 580 1) 万个。

PROFINET 通过加快生产、生差率和工厂可用性来推动公司的成功。

1)来源：PROFIBUS 和 PROFINET 组织 (PI) ，2013 年版

产品优势一览：

灵活性

由于产品生命周期越来越短，快速响应和的流程便成为在全球市场上的竞争中获胜的先决条件。

PROFINET 可确保工厂结构和生产中的zui高灵活性，并可用来实现创新的机器设备方案。例如，可以将式设备集成到相对不易访问的。

IWLAN

PROFINET 还支持与工业无线局域网之间的无线通信，从而开创了全新的应用领域。例如，可以将这样的易磨损技术替换，并可以采用自动引导车辆以及式操作员面板。

性

PROFIsafe 规范，已经使用PROFIBUS 进行了验证，可以在单个总线电缆上传输数据和相关数据，也能与PROFINET 组合使用。无需网络组件即可实现故障通信；交换机和网络转换的使用也无任何。另外，通过工业无线 LAN (IWLAN)，还可实现故障通信。

灵活的拓扑结构

除了现有现场总线所具有的直线拓扑外，PROFINET 还可以采用星形、树形和环形拓扑。 通过采用有源网络组件（如工业以太网交换机和介质转换器）的交换技术，或通过将交换机功能集成到现场设备中，即可实现这些拓扑结构。 这样就会机器设备规划的灵活性，并节约布线成本。

PROFINET 网络的安装无需任何专门知识，并且此网络可与工业相关的全部要求。PROFINET 指南“布线和互连技术”为厂商和用户提供了网络安装支持。根据具体的应用，可以使用铜质对称电缆或者 RFI 屏蔽型光纤电缆。 使用、可靠耐用的式连接器（防护等级高达 IP65/IP67），可以方便地连接不同生产商的设备。

由于设备中集成了交换机功能，因此可基于现有设备或工厂结构来组态拓扑。这可以极大地节省电缆布线费用，并例如外部交换机等的组件数量。

开放式

PROFINET 是一种于供应商的开放式 (IEC 61158/61784)， PROFIBUS 和 PROFINET 组织 (PI) 的支持。它代表着zui高度、开放式 IT 通信、网络和同时实时通信。

由于具有开放性，PROFINET 为在工厂中实现统一自动化网络奠定了基础，所有机器设备都可与之相连。例如，通过使用网络转换设备，也可以顺利地使用 PROFIBUS 来集成工厂的现有部分。

关于“优化是不是也要从PLC有所考虑？”，我想答案是肯定的，对于WinCC和S7-300/400通信优化来说，在PLC方面还会考虑到以下几个问题：

1. PLC的循环读服务数（cyclic read services）。这是WinCC和S7-300/400通信时，比较独特的通讯优化方式，类似订阅的概念。基本过程可以简单的这样理解：每当打开/切换一幅画面时，系统会统计这画面中所使用的变量及这些变量的更新周期，将这些变量的请求按更新周期分类，形成“订单”并提交给PLC，PLC接受到“订单”后，按“订单”中所指定的更新周期，分批次的主动将数据定时的发给WinCC，而不需要WinCC再去定时的向PLC发请求。这样就可以有效提高数据交换效率。这里的一个“批次”就可以理解为一个“PLC的循环读服务”，而不同的PLC所支持的循环读服务数也可能有所不同，比如CPU416 多支持32个，而CPU 412只有16个。多台WinCC同时访问一个PLC时，不但会占用PLC的连接资源，同时也会占用PLC的循环读服务数。

由于每个批次（循环读服务）所携带的数据数量是受到数据报文尺寸的限制，所以要把想要的PLC数据读上来，PLC就可能就会用到多个循环读服务。比如：当前WinCC画面中只有两个IO域连接了一个PLC 中的同一个地址：MW10，不同的是两个IO域的更新时间一个是500ms，另一个是1s，那么PLC会用两个循环读服务将数据发送给WinCC，一个是500ms的循环读服务，另一个是1s的循环读服务。这样的结果是不但多占用了循环读服务数，同时每个读服务的使用效率都不高。

画面，变量记录，报警，脚本系统等的变量请求对循环读服务的占用也是相似的。

关于循环读服务可以参考WinCC的在线帮助，里面有较详尽的解释。

2. WinCC使用的变量在PLC中的地址的是否连续，变量地址是否合理。连续地址意味着数据报文中携带的变量地址信息较少，可以简单理解：与数组的概念类似，起始地址信息+变量个数。虽然WinCC S7协议集具体的报文结构没有公开，而且地址排列也有特殊的算法，但对于地址不连续的情况后大概有何种结果，我想大家也能想到。而且也能用抓包和诊断工具看到变化。

变量地址是否合理：比如：同一个画面（也可以引申到变量记录，报警，脚本系统等）中所需的变量，在PLC中的地址好连续排列。而若WinCC需要的所有数据都连续放在一个DB块中，但各画面所访问数据零星的分散在DB块中，这种情况下，一些夹在其间的无用数据也有可能被发给WinCC，即使WinCC并没有请求这些数据。

所以，变量地址连续、合理，可以有效提高PLC的循环读服务的使用效率，从而提高通讯效率。

另外, WinCC提供的通道诊断 （channelDiagnosis） 工具有很强的功能，在系统没有出现故障时，也可用来查看当前的通道信息，其中会反映所占用的循环读服务数、循环读服务的更新周期等等。建议可以试一试。

 应用于绿色电子产品的首要高性能、高能效硅方案供应商安森美半导体(ON Semiconductor)推出一款新的线路驱动器件NCS5650，用于智能电表、工业控制和街道照明等电力线载波(PLC)通信应用。NCS5650是一款高能效、低失真的AB类驱动器，专门用于驱动电力线路主电源(mains)，能够接受源自任何PLC调制解调器的信号。

　　NCS5650包含一个运算放大器，能配置为均一增益(unity gain)跟随缓冲器，或另行用作提供段的4点低通滤波器。输出段能够驱动高达2.0 A峰值电流，经隔离变压器或简单的线圈耦合至主电源。在输出电流为1.5 A时，输出电压确保在任意输入端以1.0 V或更低的摆幅摆动，确保在严格的环境中提供优的信噪比(SNR)。NCS5650在关闭模式仅消耗150 μA电流。可选用的电源包括单端6 V至12 V电源和双平衡±3.0 V至±6.0 V电源。

　　NCS5650提供独特的全功率带宽特性，可在世界任何地区的PLC网络中工作，同时符合欧洲电工标准化委员会(CENELEC)等区域性PLC频率带宽规范标准。

　　这器件支持?40 °C至+125 °C的扩展结温度范围，采用带裸露热焊盘的紧凑型QFN封装，提供更高的热耗散性能，以及更强的热可靠性，帮助对成本敏感的设计人员进一步降低物料单(BOM)成本。

　　NCS5650采用紧凑型20引脚4 mm x 4 mm x 1 mm无铅QFN封装，每10,000片批量的单价为3.73美元。

　　安森美半导体音频、视频和接口产品分部总经理Simon Keeton说：“电力线通信的问世使公用事业公司能够为他们的配电网络增加更别的功能，从而让消费者更能掌握他们的能耗。与诸如安森美半导体AMIS-49587这样的扩频型频移键控(S-FSK)调制解调器一起使用时，NCS5650用作自适应的PLC通信方案，提供理想的性价比。利用这方案的设计能够获得集成度更高的优势，使元器件数量更少，总体BOM成本更低。”