1.1.3 PROFINET 接口

概述

SIMATIC 产品系列的 PROFINET 设备具有一个或多个 PROFINET 接口（以太网控制器/

接口）。PROFINET 接口具有一个或多个端口（物理连接选件）。

如果 PROFINET 接口具有多个端口，则设备具有集成交换机。

对于一个接口上带有两个端口的 PROFINET 设备，可将系统组态为线形或环形拓扑结

构。而一个接口中带有三个或更多端口的 PROFINET 设备则适合设置为树形拓扑结构。

在下文中介绍了 STEP 7 中 PROFINET 接口的命名属性和规则以及其表示方式。

属性

网络中的每个 PROFINET 设备均通过其 PROFINET 接口进行唯一标识。为此，每个

PROFINET 接口具有：

● 一个 MAC 地址（出厂默认值）

● 一个 IP 地址

● PROFINET 设备名称

1.1.4 PROFINET 设备名称

设备名称

IO 设备必须具有设备名称，才可通过 IO 控制器寻址。在 PROFINET 中，使用名称比使用复杂的 IP 地址更为简单，因此，将选择使用名称。

为具体的 IO 设备分配设备名称可与设置 DP 从站的 PROFIBUS 地址进行比较。

Profinet IO设备要正常通讯，首先要获得设备名称。

出厂时，IO 设备没有设备名称。在 IO 控制器对 IO 设备进行寻址前（如，在启动过程中传输组态数据或循环交换用户数据），必须先为设备分配一个设备名称。如，通过 PG/PC 为 IO 设备指定设备名称。

具有可移动存储介质插槽的 IO 设备允许将设备名称直接写入编程设备的可移动存储卡介质中。

使用无需可移动介质的设备更换某设备时，IO 控制器会根据拓扑组态来分配设备名称 。

设备编号

除设备名称之外，在插入 IO 设备时，STEP 7 还分配设备编号（从“1”开始）。

使用该设备编号可在用户程序中识别 IO 设备（例如 SFC71“LOG_GEO”）。

与设备编号相反，在用户程序中看不到设备名称。

2.2、PROFNET网络的构建

本章内容

本章节介绍了有关构建通信网络的基本背景信息。

● 最重要的无源网络组件的概述： 一些可以转发信号但无法不会主动影响信号的网络组

件。例如，电缆、连接器等。

● 最重要的有源网络组件的概述 ：一些可以主动影响信号的网络组件。例如，交换机、路

由器等。

● 最常见的网络结构（拓扑）的概述

工业网络的物理连接

可通过两种不同的物理方式在工业系统中对 PROFINET 设备进行联网：

● 连接的线路

– 通过铜质电缆使用电子脉冲

– 通过光纤电缆使用光纤脉冲

● 使用电磁波通过无线网络进行无线连接

SIMATIC 中的 PROFINET 设备基于快速以太网和工业以太网，因此其布线技术十分适用

于工业用途。

● 快速以太网

可以使用快速以太网以 100 Mbps 的速度传输数据。 为此，该传输技术使用 100

Base-T 标准。

● 工业以太网

工业环境中以太网的结构。

它与标准以太网的最大区别在于各个组件的机械载流能力和抗扰性。

2.2.1 有源网络组件

简介

PROFINET主要使用下列有源网络组件：

● 交换机

交换式以太网

PROFINET IO 基于交换式以太网，支持全双工操作且带宽为 100 Mbps。因此，在多个设备间进行数据并行传输时，网络的应用效率显著提高。PROFINET IO 帧的处理优先级更高。

交换机

交换机是用于连接局域网 (LAN) 中多个终端设备或网段的网路组件。

如果设备需要与 PROFINET 上的其它设备进行数据通信时，则需先连接交换机端口。之后，还需将其它通信设备（包括交换机）连接到该交换机的其它端口。通信设备与交换机之间采用点到点连接方式。

交换机负责接收和分发帧。交换机“记住”所连接的 PROFINET 设备或其它交换机的以太网地址，并且只转发那些用于连接的 PROFINET 设备或交换机的帧。

交换机类型

交换机具有两类型号：

● 集成到 PROFINET 设备的交换机

对于带有多个端口（两个以上）的 PROFINET 设备，可使用集成交换机（例如，CPU 1516-3 PN/DP）来连接设备。

● 独立交换机（例如，SCALANCE 系列交换机）

2.2.2 无源网络组件（综合布线技术）

工业网络的物理连接

可通过两种不同的物理方式在工业系统中对 PROFINET 设备进行联网：

● 有线

– 通过铜质电缆使用电子脉冲

– 通过光纤电缆使用光纤脉冲

● 使用电磁波通过无线网络进行无线连接

2.2.3 无线网络

什么是工业无线 LAN？

除了符合 IEEE 802.11 标准的数据通信外，SIMATIC NET 工业无线 LAN 也提供大量的

增强功能，这些功能为工业客户带来大量优势。IWLAN 尤其适用于需要可靠无线通信的

高要求工业应用。 这是由于它具有以下特征：

● 在工业以太网连接中断时自动漫游（强制漫游）

● 通过采用单一无线网络可靠地处理过程关键数据（例如报警消息）和非关键通信（例

如服务和诊断），因而节约了成本。

● 可以高效地连接到远程环境中难以访问的设备

● 可以预测数据流量（确定的）并确定响应时间

● 循环监视无线链路（链路检查）

工业无线 LAN 的目标和优势

无线数据传输已实现以下目标：

● 通过无线接口将 PROFINET 设备无缝集成到现有总线系统中

● 可以灵活使用 PROFINET 设备以完成各种与生产相关的任务

● 根据客户要求灵活组态系统组件以进行快速开发

● 通过节省电缆来最大限度降低维护成本

2.2.4 网络拓扑

PROFINET 网络支持星型、树型、总线型、环形和混合型网络拓扑结构。

线形（总线型）

所有通信设备连接在一个线形总线型拓扑结构上。

在 PROFINET 中，线形总线型拓扑结构通过已集成在 PROFINET 设备中的交换机来实

现。 因此，PROFINET 中的线形总线型拓扑结构仅仅是树形或星形拓扑结构的一种特殊

形式。

如果一个连接元件（例如交换机）发生故障，则通过该故障连接元件建立的通信无法再进

行下去。 然后网络被分成 2 个子区段。

线形总线型拓扑结构需要的接线工作最少。

星形

如果将通信设备连接到具有两个以上 PROFINET 端口的交换机，将会自动创建星形网络

拓扑结构。

与其它结构不同，星形结构中的单个 PROFINET 设备发生故障不会自动导致整个网络发

生故障。 仅当交换机发生故障时部分通信网络才会发生故障。

树形

如果将若干星形结构互连，则可获得树形网络拓扑结构。

环形

为了提高网络的可用性，请使用环形结构。 原则上，应通过“冗余管理器”将线形总线型拓扑结构连接到环网。

冗余管理器的任务由外部交换机 SCALANCE X（这是一个支持介质冗余协议 MRP 的

CPU，例如 CPU 1516-3 PN/DP，或是一个 CP，例如 CP 343-1 Lean）来管理。

如果网络出现中断，冗余管理器可确保在环网中通过备用网络连接重定向数据。

下图是一个复合（混合）网络的示意图。

① S7-1500 作为 IO 控制器

② S7-300 作为 IO 控制器

③ 带有 SCALANCE W 的工业 WLAN

④ 带有七个电气端口和三个光学端口的 SCALANCE X 307-3

⑤ 带有集成 2 端口交换机的 ET 200SP

⑥ 带有四个电气端口的 SCALANCE X 204

⑦ PROFINET/工业以太网

⑧ IE/PB-Link PN IO

⑨ PROFIBUS DP

⑩ 带有两个光学端口的 ET 200S