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PROFIdrive – 用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)行規(guī)

PROFIdrive 定義了 PROFIBUS 和 PROFINET 上的電氣驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備行為和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)步驟，這些設(shè)備從簡(jiǎn)單的變頻器一直到高性能伺服控制器。

它對(duì)通訊功能“從站之間的通訊”、“恒定總線周期”和“同步運(yùn)行”如何用于驅(qū)動(dòng)應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)描述。另外，它還清晰規(guī)定了可對(duì)通過(guò) PROFIBUS 或 PROFINET 與一個(gè)控制相連的接口產(chǎn)生影響的所有設(shè)備特性。這包括順序控制、編碼器接口、數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)消息定義和驅(qū)動(dòng)參數(shù)訪問(wèn)等。

PROFIdrive 行規(guī)支持集中式和分布式運(yùn)動(dòng)控制。

什么是配置文件？

行規(guī)規(guī)定了自動(dòng)化系統(tǒng)中的設(shè)備與系統(tǒng)的特定性能與響應(yīng)。通過(guò)這種方式，廠商和用戶力求實(shí)現(xiàn)定義共同標(biāo)準(zhǔn)這一目標(biāo)。符合一個(gè)多供應(yīng)商行規(guī)的設(shè)備與系統(tǒng)可在一條現(xiàn)場(chǎng)總線上實(shí)現(xiàn)互操作，并可在一定程度上實(shí)現(xiàn)互換運(yùn)行。

是否存在不同的行規(guī)類型？

行規(guī)分為應(yīng)用行規(guī)（一般性或特殊性）和系統(tǒng)行規(guī)：
■應(yīng)用行規(guī)（也稱為設(shè)備行規(guī)）主要涉及各種設(shè)備（例如，驅(qū)動(dòng)器），其中包含一些協(xié)商*的總線通訊模式以及特殊設(shè)備應(yīng)用。
■系統(tǒng)行規(guī)描述了系統(tǒng)類別，它包括主站功能、程序接口和集成方法。

PROFIdrive 是面向未來(lái)的嗎？

PROFIdrive 由 PROFIBUS 和 PROFINET International (PI) 規(guī)定、在 IEC 61800-7 中作為一個(gè)面向未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)而制定。

基本理念：保持簡(jiǎn)單

PROFIdrive 配置文件嘗試盡可能使驅(qū)動(dòng)器接口結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，且不帶有技術(shù)功能。這一思想可確保參考模型以及 PROFIBUS/PROFINET 主站的功能與性能對(duì)驅(qū)動(dòng)接口沒(méi)有任何影響或只有非常小的影響。 

PROFINET 滿足工業(yè)自動(dòng)化的所有要求：

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)安裝技術(shù)
實(shí)時(shí)能力
確定的行為
分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集成
簡(jiǎn)便的網(wǎng)絡(luò)管理與診斷
防止非法訪問(wèn)
跨供應(yīng)商的高效工程組態(tài)
等時(shí)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用
PROFINET 依賴于交換技術(shù)，并將這種技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展以用于同步實(shí)時(shí)應(yīng)用。交換技術(shù)可根據(jù)機(jī)器要求而將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行***。由于避免了沖突，因而實(shí)現(xiàn)了*數(shù)據(jù)傳輸。

Functions
PROFINET 通訊
數(shù)據(jù)通訊

PROFINET 使用標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 執(zhí)行對(duì)時(shí)間要求不太嚴(yán)格的數(shù)據(jù)通信，例如參數(shù)分配、組態(tài)、調(diào)試和診斷。

過(guò)程通訊/實(shí)時(shí)通訊

對(duì)于 PROFINET IO，用于過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)通訊和對(duì)時(shí)間要求不高的數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)同一條電纜上完成的。PROFINET IO 針對(duì)實(shí)時(shí)通訊提供了以下性能級(jí)別：

實(shí)時(shí) (RT)：
RT 使用了對(duì)總線節(jié)點(diǎn)的通訊堆棧進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序的選項(xiàng)。這允許與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)組件進(jìn)行高性能的數(shù)據(jù)傳輸。同步實(shí)時(shí) (IRT)：
通過(guò) IRT，能夠以較短的響應(yīng)時(shí)間和zui小的抖動(dòng)實(shí)現(xiàn)高性能運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中嚴(yán)格的確定性循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸。該功能通過(guò)一個(gè)在相應(yīng)接口（交換機(jī)集成到設(shè)備中）中的 PROFINET ASIC 或網(wǎng)絡(luò)部件（交換機(jī)）實(shí)現(xiàn)。在 PROFINET 中，通訊循環(huán)被劃分為不同的時(shí)間間隔。*個(gè)間隔用于同步實(shí)時(shí)通訊 (IRT)，然后是實(shí)時(shí)通訊 (RT) 和標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 通訊。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)部分的各個(gè)報(bào)文的時(shí)間順序可通過(guò)一個(gè)考慮進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特殊算法進(jìn)行計(jì)算。從而可使用開關(guān)從輸入端口無(wú)時(shí)延地發(fā)送 IRT 報(bào)文到特定輸出端口，然后再到目標(biāo)設(shè)備。

PROFINET IO 的設(shè)備類別
PROFINET IO 可時(shí)而被 PROFINET IO 系統(tǒng)內(nèi)的幾個(gè)不同設(shè)備類別：

IO 管理器

一個(gè) IO 管理器通常是一個(gè)工程師站，它可在有*內(nèi)訪問(wèn)用于參數(shù)化、調(diào)試或診斷的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。工程組態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò) PROFINET IO 的標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 通道進(jìn)行傳輸。

IO 控制器

一個(gè) IO 控制器通常是一個(gè)可編程邏輯控制器 (PLC) 或運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，如 SIMATIC S7 或 SIMOTION。IO 控制器將控制信號(hào)和設(shè)定值循環(huán)發(fā)送到分配給其的 IO 設(shè)備，并從附屬 IO 設(shè)備中讀取實(shí)際值和全部報(bào)警。根據(jù)應(yīng)用要求，通訊在 IO 控制器和 IO 設(shè)備之間在實(shí)時(shí) (RT) 或同步實(shí)時(shí)模式 (IRT) 下進(jìn)行。

IO 設(shè)備

IO 設(shè)備通常為分布式 I/O 系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置，如 SIMATIC ET 200S 和 SINAMICS S120。IO 設(shè)備從上位 IO 控制器接收控制信號(hào)和設(shè)定點(diǎn)，并與過(guò)程直接接口。它們將實(shí)際值發(fā)送到上位 IO 控制器，以便更新其內(nèi)部過(guò)程映像。

PROFINET IO 系統(tǒng)的設(shè)備
在zui簡(jiǎn)單的情況下，一個(gè) PROFINET IO 系統(tǒng)由一個(gè) IO 控制器和若干個(gè)分配給它的 IO 設(shè)備組成。IO 設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)由 IO 控制器進(jìn)行初始化和參數(shù)化。IO 控制器及其 IO 設(shè)備共同構(gòu)成一個(gè) PROFINET I/O 系統(tǒng)（比較 PROFIBUS 的主站 - 從站系統(tǒng)）。

IO 控制器通過(guò)與分配的 IO 設(shè)備進(jìn)行循環(huán)過(guò)程通訊來(lái)更新其內(nèi)部過(guò)程映像。實(shí)時(shí) (RT) 或同步實(shí)時(shí) (IRT) 對(duì)過(guò)程映像進(jìn)行循環(huán)更新，取決于具體需求和設(shè)備特性。此外，PROFINET 允許不同 I/O 系統(tǒng)的控制器和設(shè)備之間的通信。

PROFIdrive – 用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)行規(guī)
用于 PROFINET 和 PROFIBUS 的、控制器和 SINAMICS 驅(qū)動(dòng)器之間的功能接口由 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn) PROFIdrive驅(qū)動(dòng)規(guī)范 V4 定義。從 PROFIBUS 轉(zhuǎn)換到 PROFINET，無(wú)需改變用戶程序。

帶 RT 功能的 PROFINET：
標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的正確之選
典型循環(huán)時(shí)間在 4 ms 和 10 ms 之間，PROFINET IO (RT) 循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸方面的性能特性與 PROFIBUS 相同。

因此所有標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用可通過(guò)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流設(shè)定值，或不必同步連接的目標(biāo)位置進(jìn)行自動(dòng)控制。

注意：對(duì)于實(shí)時(shí)通訊 (RT)，也可使用無(wú)線 LAN 產(chǎn)品以無(wú)線方式來(lái)傳輸過(guò)程數(shù)據(jù)。

帶 IRT 功能的 PROFINET IO：
以同步模式滿足苛刻運(yùn)動(dòng)控制要求的正確之選
在此情況下，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（如 SIMOTION）通過(guò) PROFINET 來(lái)控制軸或?qū)S進(jìn)行同步。這就需要與驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行循環(huán)、同步數(shù)據(jù)交換，此時(shí)必須滿足以下條件：

控制回路脈沖與總線周期同步控制回路在總線是閉合的實(shí)際位置值的時(shí)間同步采集設(shè)定點(diǎn)的時(shí)間同步激活帶 IRT 功能的 PROFINET IO 滿足這些要求。通過(guò)對(duì)應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)（如兩個(gè)軸的同步運(yùn)行），IRT 報(bào)文以隱式方式被確定，并生成相應(yīng)的組態(tài)數(shù)據(jù)。

帶有 SIMOTION 和 SINAMICS 的運(yùn)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)
通過(guò) SIMOTION 和 SINAMICS，可在 PROFINET 上實(shí)現(xiàn)各種不同的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。在此情況下，可使用一個(gè)控制器（如 SIMOTION P）來(lái)實(shí)現(xiàn)集中式結(jié)構(gòu)，并通過(guò)幾個(gè)分布式控制器（如帶有 SINAMICS S120 的 SIMOTION D）來(lái)實(shí)現(xiàn)分散的分布式結(jié)構(gòu)。

在將 SIMOTION 集成到一個(gè)完整的自動(dòng)化系統(tǒng)中時(shí)，通常會(huì)得到分層的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。

分層的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)和模塊化機(jī)器設(shè)計(jì)都可無(wú)需使用附加部件而輕松實(shí)現(xiàn)，這是由于可在同一個(gè) PROFINET 接口（I 設(shè)備）上將 SIMOTION 組態(tài)為一個(gè)控制器和設(shè)備：

一方面，作為設(shè)備的 SIMOTION 可與一個(gè)上位控制器（如 SIMATIC S7 PLC 或非西門子 PLC）進(jìn)行通訊。另一方面，作為控制器的 SIMOTION 可同時(shí)與本地 IO 設(shè)備（如驅(qū)動(dòng)器和 IO 模塊）進(jìn)行通訊。使用基于帶 IRT PROFINET IO 的控制器-控制器及控制器-設(shè)備通訊，也可通過(guò)一個(gè)以上的 SIMOTION IO 控制器對(duì)多個(gè)軸進(jìn)行同步。此功能稱為分布式同步運(yùn)行。