PROFINET：开放而创新的网络解决方案

当前，网络通信在工业系统中的地位正在变得愈加重要。然而，随着用户对网络需求的增多，传统的工业现场以太网日益复杂，不堪重负。在这样的背景下，一种创新的工业现场以太网解决方案应运而生。

菲尼克斯电气软件有限公司的客户经理宋辉表示，PROFINET是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且PROFINET更是工业4.0的主干网，

大势所趋

近年来，微处理器与PC的成本正在变得越来越低，而工业现场的控制方式也从过去的集中式控制走向分布式智能控制。每一台设备、传感器、执行器、I/O、阀、驱动器也成为一个个智能节点，被接入到网络系统中，越来越多地通过工业以太网进行连接和通信。而PROFINET能将所有这些不同层次的系统整合到一个统一的、功能丰富的网络中。

“PROFINET的生态系统很开放，性能很好。而其最本质的特点就是一网到底。”宋经理一语道破，他表示：“其应用分为几个层次，涵盖现场层的传感器、设备层的普通设备、控制层控制器和操作层监控器，这是其他网络协议做不到的。”据宋经理介绍，PROFINET在工厂自动化、过程控制以及轨道交通行业，已取得较为广泛的应用。

除一网到底外，通过对数据通道的划分，PROFINET允许不同类型的数据可以在各自的通路上进行传输。据了解，PROFINET分两类不同性能的实时周期通讯，一种是RT（实时通讯），主要用于工厂自动化，这一类通讯时间同步的要求不是很高，一般只要求响应时间为 5-10ms。而另一种通讯是IRT（等时同步实时），实行硬实时HRT（Hardware RT）方案，由内嵌的同步实时交换芯片保证，主要用于有苛刻时间同步要求的场合，如运动控制应用等。除实时通讯外，PROFINET还有一个使用TCP/IP协议的非实时通讯的标准通道，一般用于设备参数化、组态和读取诊断数据。PROFINET实现了对数据通路的划分，也就意味着实现了工业现场总线的“多线合一”。

此外，PROFINET的开放还体现在对友商产品的兼容，PROFINET可以集成包括Profibus和EtherCat在内其他总线系统，在多个制造商产品之间实现通讯，提供了对现有系统投资的保护，也大大节省配置和调试费用。在库卡的客户应用案例中，PROFINET就实现了同EtherCat的分工合作。EtherCat负责运动控制，而PROFINET负责产线、工厂级通讯。

软硬结合

作为推动PROFINET技术应用和开发的领先厂商，菲尼克斯电气在应用PROFINET方面优势明显。

“菲尼克斯电气既能够提供相应的设备，如PLC、I/O和网关等，也能够提供PROFINET软件方案（PROFINET协议栈），为客户自行开发基于PROFINET的工业设备提供方便。”谈及此，宋经理成竹在胸：“如果客户希望他们的设备支持PROFINET接口，而又不想购置标准的硬件设备，就可以用我们的软件实现对PROFINET的支持。”

借此，菲尼克斯电气的PROFINET产品方案能够满足不同等级的行业应用，覆盖从RT级别的过程控制到IRT级别的多轴运动控制。在过程自动化方面，可应用于石油石化、化工制药、金属矿采和机器人等行业；在工厂自动化方面，可应用于汽车生产、水处理、交通、楼宇和物流仓储等领域；而在运动控制方面，可应用于对实时性要求极高的印刷机、注塑机和包装机械等高速同步应用。

“在PROFINET软件解决方案的推广中，由于客户从前习惯于直接购买整体设备使用，所以客户提出的问题主要集中软件开发方面，这也是我们现在和未来需要进一步加强的主攻方向之一。”当被问及目前遇到的挑战时，宋经理坦陈道。此外，他还表示，很多客户已经将其产品推广到国外市场，采用PROFINET这样国际标准进行开发的软件平台非常具有竞争力。

此外值得一提的是菲尼克斯电气的PROFICLOUD。“从前的各个工厂各司其职、独立完成作业；今天，我们依托云平台，位于总部的控制中心就可以对其他所有的地区工厂进行调配、组态、控制。从而进行统一管理。”宋经理介绍道：“此外，针对开放的云平台，我们有自己的网关‘卫士’－mGuard信息安全产品，从而在高效利用云平台的同时，防止黑客的攻击和病毒的入侵。”

安全之道

现场总线技术的发展和广泛应用，也间接推动了故障安全通信技术的发展。

安全总线系统的应用使得工业控制系统更具安全性和可用性，同时提高了系统灵活性，有效节约了布线和工程施工的成本。然而，虽然很多工厂中应用新的自动化解决方案引入了PROFINET IO，但故障数据的传输仍然依赖基于传统电气技术的另一条总线，这无疑限制了厂家为用户提供的无缝集成和互操作性。

据了解，为PROFINET标准和PROFINET IO的补充技术，PROFIsafe可用于减少安全控制器和安全设备间数据传输的失效率和错误率，以达到或超过相关标准要求的等级，为用户提供了一种极具竞争力的解决方案。

“通过PROFIsafe技术，普通设备和非安全设备可以在一个网络中共存，PROFIsafe IO和非安全IO也可以在一个设备中共存。”宋经理表示：“统一的配置工程和统一的通信协议可以使安全应用降低成本，提升灵活性。”

PROFIsafe使标准现场总线技术和故障安全技术合为一个系统，即故障安全通信和标准通信在同一根电缆上共存，安全通信不通过冗余电缆来实现。这不仅在布线上和品种多样性方面可以节约成本，而且也方便日后系统的改造。此外，具有开放架构的PROFIsafe还使得用户选择其他厂商的产品成为可能。

随着更多厂商加入到PROFINET的技术开发中，基于PROFINET的产品和设备也将应用在越来越多的工业现场中，PROFINET在未来的发展前景已不难预期。

文章源自：“中国PROFIBUS & PROFINET协会”

作者：王静