一个经典的PROFINET 的系统模型包含哪些呢？

Hello工控

发布于 2024-08-21 18:18:25

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一个典型的Profinet协议系统模型具体有哪些内容呢？我们这期和大家重点分享下，这有助于理解PROFINET系统的配置、设计和操作。

PROFINET设备类别

PROFINET 遵循数据交换的提供者/消费者（provider/consumer model）模型。这意味着 IO 控制器和 IO 设备都会独立地自发发送周期性数据。PROFINET 定义了以下图设备类别：

IO 控制器（IO Controller）：这通常是可编程逻辑控制器（PLC），自动化程序在其上运行。作为提供者，IO 控制器向配置的 IO 设备提供输出数据，并作为消费者接收输入数据。

IO 设备（IO Device）：IO 设备是一个分布式 IO 现场设备，通过 PROFINET 连接到一个或多个 IO 控制器。作为输入数据的提供者，IO 设备是输出数据的消费者，这些数据来自 IO 控制器。

IO 监控器（IO Supervisor）：这可以是用于调试或诊断目的的编程设备（PG）、个人电脑（PC）或人机界面（HMI）设备。

一个系统单元至少包含一个 IO 控制器和一个或多个 IO 设备。IO 监控器通常只在调试或故障排除时临时集成。

IO设备的设备模型

（Device Model of an IO Device）

所有现场设备的技术和功能选项都使用设备模型来描述，该模型面向模块化设备设计（见下图）。

PROFINET区分紧凑型现场设备和模块化现场设备。紧凑型现场设备的扩展程度在出厂时已确定，并且用户无法更改；而模块化现场设备在系统配置时可以根据特定应用定制扩展程度。在逻辑结构上，PROFINET现场设备始终是模块化设计的。然而，逻辑上的模块化并不要求在电气和机械设计上必须是模块化的。

IO设备通常由一个带有以太网接口的通信模块和分配给它的一个或多个（物理或虚拟）模块组成。分配的模块处理实际的过程数据流量。通信的访问点（带有数据处理的以太网接口）称为DAP（设备访问点）。

IO设备的结构标准化如下：

设备模型由插槽（slots）、子插槽（subslots）、模块（modules）、子模块（submodules ）和通道（channels）组成。
插槽指一个模块在IO现场设备中的插入位置。现场设备通常有两个或更多的插槽。
一个模块由一个或多个子模块组成，或者提供可以插入子模块的可用子插槽。
模块本身没有其他任务，只提供结构化。实际的输入和输出（通道）在其子模块中实现。通道的粒度（IO数据按位、字节或字分组划分）由制造商确定。非周期性服务总是针对子模块进行寻址。因此，一个模块至少包含一个子模块。
子模块的数据内容总是伴随着状态信息。
索引指定了插入到插槽/子插槽中的子模块内的数据，这些数据可以通过读写服务以非周期性方式读取或写入。例如，可以根据索引将参数写入模块，或者基于索引读取特定于制造商的模块数据。在标准中定义了特定的索引。制造商也可以自由定义其他索引。
子模块是用户数据、诊断、通道、实际配置、记录和I&M（识别与维护）数据的所有者。设备中子模块的周期性IO数据通过指定插入插槽的插槽/子插槽组合来寻址。这些可以由制造商自由定义。对于通过读写服务的非周期性数据通信，应用程序可以使用插槽、子插槽和索引来指定要寻址的子模块数据。

通信关系

为了建立高级控制器与IO设备之间的通信，必须建立通信路径。这些路径由IO控制器在系统启动期间根据从工程系统接收到的配置数据来设置，明确指定了数据交换。

所有的数据交换都嵌入在一个AR（ ApplicationRelation应用关系）中（见下图）。在AR内，CRs（Communication Relations通信关系）明确指定了数据。结果，包括一般通信参数在内的所有设备建模数据都被下载到IO设备。一个IO设备可以由不同的IO控制器建立多个AR，例如，用于共享设备。