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[摘 要]该篇文章主要讲述了ProfInet在制丝线自动化体系中的应用，首先分析了profibus总线以及存在的一些问题，其次介绍了ProfInet特殊的通信形式及特点，接着描述了ProfInet在制丝线里的应用，最后预计了制丝线未来在自动化 体系当中的发展趋势。
[关键词]Profinet Profibus总线 以太网 自动化体系 应用分析
中图分类号：TW281 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0276-01
伴着我国加入世界WTO组织以及烟控合约的奏效，我国烟草行业遭遇了许多挑战和问题。为了克服这系列困难，我国烟草行业的各个公司实行了增加科技创新以及公司重组联合等举措。并且全世界最先进的自动化科技技术为烟草行业的创新变革给予了发展平台与空间。
PROFINET技术是所谓的PROFIBUS世界组织提出并推行的，是世界第二代以工业以太网科学技术为基础的自动化系统总标准。PROFINET作为一种战略层次的技术革新，其为自动化系统通信领域创造出一套整体的网络处理方案， 包括了比如网络安全、故障安全、分布形式的自动化、运动控制以及实时以太网等许多现在自动化市场当中的最先进的科学技术，同时作为一种跨越供应商的科技技术，能够完全兼顾工业以太网络以及目前的现场总线例如PROFIBUS科技技术，支撑、防护现在拥有的投资。当今以PROFINET技术为关键的制丝线早已在我国的烟草公司获得相当广泛的推广和应用，而且将会变成未来的发展方向。工业以太网领域中产生的Profinet可以很好的处理并解决Profibus总线遇到的挑战及难题。
一、Profibus总线及面临的问题
Profibus目前经常被用在现场设施的数据通讯，并对现场分布式的输入输出开展切实合理地集成。我国的川渝烟工黔江分公司在进行技术改造之前，其制丝线的自动化体系主要使用Profibus总线体系。技术改造之前制丝车间划分成四个工段，分别是风力送丝段、烟丝处理段、梗处理段以及叶片处理段。所有的工段均依靠S7-400 PLC进行管控，S7-400 PLC通过交换机被连接到以太网当中。每个工段其S7-400 PLC以下的部分是Profibus总线，该总线联接众多数量的ET200S子站，具体含有各种执行、检测元器件等。
该Profibus总线在目前的实际制造中面临的主要难题是：首先，Profibus总线仅仅达到了底层输入输出设备的集成功能，不可以直接和IT网络相连接，没有跟管理层实现有效合理地集成。其次，Profibus总线的拓扑构架不是很灵活。因为硬件有限，把其拓宽成树型或星型的难度相当大，因此Profibus体系大多是是总线型的拓扑结构。总线拓扑构架从主站至子站仅通过一条双绞线便连接到底，这样便会造成如果一个子站、节点或者一段总线发生故障，那么它的后续子站或者节点就要全部中断工作。然而车间就是往往发生由于某一台设施的总线故障造成全工段发生停机的情况。另外对总线故障进行诊断比较困难，缺乏可靠的仪器进行测试，大部分都是依靠个人的实践经验做出判断。
二、Profinet简介
（一） Profinet通信的形式
大体来说，Profinet总共有三类通讯形式：TCP/IP的标准通讯；IRT，即同步同时的实时通讯，主要运用在对实时性要求比较强的运动控制当中。实时通讯，主要运用在执行器以及传感器二者之间的信息数据交换中；站在通信形式的层面分析，Profinet属于真正意义上的工业以太网，它可以同时传递标准的TCP/IP信息以及实时信息。
（二）Profinet的主要特征
首先，它是基于TCP/IP标准的工业以太网，该体系兼容性比较好，同时共享资源的能力很强，比较容易满足系统集成的目标。其次，ProfInet的网络拓扑构架可以满足多样性、灵活性的组网功能。因为硬件上得到部分改进，现在利用网络交换机都特别容易形成树型、星型等结构。其次该体系的稳定性、实时性、开放性比较好以前。以太网主要被用在办公化、商业化的系统中，性能可靠稳定，西门子公司把以太网带进工业施工现场，代替往常运用Profibus总线联接底层装置的情况，进一步确保了大部分底层装置的正常通讯。
三、Profinet在制丝线自动化体系中的应用
08年10月左右，川渝烟工黔江分公司对制丝线生产流水的自动化控制体系实施了技术改造，通过工业以太网络即Profinet取代Profibus总线体系。
制丝线生产流水的自动化控制体系整体可以划为两个级别：设备层以及管理层。设备层作为车间的核心网络，主要负责设备的控制管理以及和上级的沟通。设备层通过工业以太网Profinet构成，而管理层则通过以太网络Ethernet组成。另外管理层大都执行管理控制的功能，网络Profinet根据工业以太网的交换体制形成光纤环形网络。该环形网拥有冗余的能力，其优点为：如果网络中某个地方发生故障的时候，网络整体上依然维持正常通信。进行技术改造之后的制丝线生产线根据五个工艺模块组成：分别是风力送丝段、掺配处理段、梗以及梗处理段、叶丝处理段以及叶片处理段。任何一个工段都是网络Profinet中的主结点，并通过一座以太网络交换机SCALANCE（X408）进行网络管理。每一个工段利用以太网的交换机SCALANCE（X408）采取星型拓扑结构连接某些检测执行元件、SCALANCE（X208）、操作站PC677以及S7-400PLC等，然后SCALANCE（X208）下端再通过星型结构连接广大的ET200S子站。因为Profinet可以和现场总线实现无缝集成，并且为了降低成本，便留下了某一些Profibus设备，大多是数量相对较多的电子称以及新型号伦茨变频器等。对于一个工厂，其最合适方便的网络拓扑构架应该是星型结构。该种制丝生产线自动化控制体系可以很容易满足星型结构的要求，不同于以往的Profibus总线仅依靠一条线连接到底的情形，进一步确保了网络当中的每个结点可以互相独立工作，很大程度上提升了整套自动化体系的运行效率。
技改之后的制丝生产线自动化体系结构明了，层次简单清晰。整套Profinet体系已经工作运营一年多，系统的实时性效果好，可靠性以及稳定性大幅度提高，没有造成网络故障的状况。整套自动化控制体系的I/O装置运行良好，处理数据信息的能力明显提高，尤其是与Profinet相挂接的任何一台仪表或者设备均能够在整体网络中间实行任何通信，达到底层装置数据通信的标准化、简单化。每一台仪表或者设备都拥有专属的IP网络地址，而且通信不仅仅局限在某个网段，可以在以太网所有区域实行通信。
四、制丝生产线自动化控制系统未来的发展趋势
由于现场总线仅仅可以满足底层装置进行通信的需求，整个系统很难集成，因此工业以太网代替现场总线绝对是将来工业应用领域的主要发展趋势，同时是今后制丝生产线自动化体系必然的发展方向。
五、结束语
该自动化系统在2006年开始投入试运行，经过两年时间的持续运行，取得使用企业员工的热烈称赞：该体系操作简便，故障发生率比较低，维修也很方便；设计简单，可以保护以前的设备，而且可以尽快投入生产；质量控制稳定，降低浪费，提升效率，节省能源。
参考文献
[1] 曹永芹，单传东，翟诺，赵琳. 新一代工业自动化通讯标准——PROFInet[J]. 电脑与电信. 2008（07）
[2] 王德吉，边永生，栗卫军，杨彬，张亚琪. 基于PROFINET的制丝集成自动化系统[J]. 软件导刊. 2009（06）
作者简介：陈亮（1984-），男，汉族，宁夏吴忠人，于2007年毕业于西北第二民族学院（现北方民族大学），所学专业电子信息工程，电气助理工程师，现从事烟草制丝线机电管理及电气自动化维修专业。
[关键词]Profinet Profibus总线 以太网 自动化体系 应用分析
中图分类号：TW281 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0276-01
伴着我国加入世界WTO组织以及烟控合约的奏效，我国烟草行业遭遇了许多挑战和问题。为了克服这系列困难，我国烟草行业的各个公司实行了增加科技创新以及公司重组联合等举措。并且全世界最先进的自动化科技技术为烟草行业的创新变革给予了发展平台与空间。
PROFINET技术是所谓的PROFIBUS世界组织提出并推行的，是世界第二代以工业以太网科学技术为基础的自动化系统总标准。PROFINET作为一种战略层次的技术革新，其为自动化系统通信领域创造出一套整体的网络处理方案， 包括了比如网络安全、故障安全、分布形式的自动化、运动控制以及实时以太网等许多现在自动化市场当中的最先进的科学技术，同时作为一种跨越供应商的科技技术，能够完全兼顾工业以太网络以及目前的现场总线例如PROFIBUS科技技术，支撑、防护现在拥有的投资。当今以PROFINET技术为关键的制丝线早已在我国的烟草公司获得相当广泛的推广和应用，而且将会变成未来的发展方向。工业以太网领域中产生的Profinet可以很好的处理并解决Profibus总线遇到的挑战及难题。
一、Profibus总线及面临的问题
Profibus目前经常被用在现场设施的数据通讯，并对现场分布式的输入输出开展切实合理地集成。我国的川渝烟工黔江分公司在进行技术改造之前，其制丝线的自动化体系主要使用Profibus总线体系。技术改造之前制丝车间划分成四个工段，分别是风力送丝段、烟丝处理段、梗处理段以及叶片处理段。所有的工段均依靠S7-400 PLC进行管控，S7-400 PLC通过交换机被连接到以太网当中。每个工段其S7-400 PLC以下的部分是Profibus总线，该总线联接众多数量的ET200S子站，具体含有各种执行、检测元器件等。
该Profibus总线在目前的实际制造中面临的主要难题是：首先，Profibus总线仅仅达到了底层输入输出设备的集成功能，不可以直接和IT网络相连接，没有跟管理层实现有效合理地集成。其次，Profibus总线的拓扑构架不是很灵活。因为硬件有限，把其拓宽成树型或星型的难度相当大，因此Profibus体系大多是是总线型的拓扑结构。总线拓扑构架从主站至子站仅通过一条双绞线便连接到底，这样便会造成如果一个子站、节点或者一段总线发生故障，那么它的后续子站或者节点就要全部中断工作。然而车间就是往往发生由于某一台设施的总线故障造成全工段发生停机的情况。另外对总线故障进行诊断比较困难，缺乏可靠的仪器进行测试，大部分都是依靠个人的实践经验做出判断。
二、Profinet简介
（一） Profinet通信的形式
大体来说，Profinet总共有三类通讯形式：TCP/IP的标准通讯；IRT，即同步同时的实时通讯，主要运用在对实时性要求比较强的运动控制当中。实时通讯，主要运用在执行器以及传感器二者之间的信息数据交换中；站在通信形式的层面分析，Profinet属于真正意义上的工业以太网，它可以同时传递标准的TCP/IP信息以及实时信息。
（二）Profinet的主要特征
首先，它是基于TCP/IP标准的工业以太网，该体系兼容性比较好，同时共享资源的能力很强，比较容易满足系统集成的目标。其次，ProfInet的网络拓扑构架可以满足多样性、灵活性的组网功能。因为硬件上得到部分改进，现在利用网络交换机都特别容易形成树型、星型等结构。其次该体系的稳定性、实时性、开放性比较好以前。以太网主要被用在办公化、商业化的系统中，性能可靠稳定，西门子公司把以太网带进工业施工现场，代替往常运用Profibus总线联接底层装置的情况，进一步确保了大部分底层装置的正常通讯。
三、Profinet在制丝线自动化体系中的应用
08年10月左右，川渝烟工黔江分公司对制丝线生产流水的自动化控制体系实施了技术改造，通过工业以太网络即Profinet取代Profibus总线体系。
制丝线生产流水的自动化控制体系整体可以划为两个级别：设备层以及管理层。设备层作为车间的核心网络，主要负责设备的控制管理以及和上级的沟通。设备层通过工业以太网Profinet构成，而管理层则通过以太网络Ethernet组成。另外管理层大都执行管理控制的功能，网络Profinet根据工业以太网的交换体制形成光纤环形网络。该环形网拥有冗余的能力，其优点为：如果网络中某个地方发生故障的时候，网络整体上依然维持正常通信。进行技术改造之后的制丝线生产线根据五个工艺模块组成：分别是风力送丝段、掺配处理段、梗以及梗处理段、叶丝处理段以及叶片处理段。任何一个工段都是网络Profinet中的主结点，并通过一座以太网络交换机SCALANCE（X408）进行网络管理。每一个工段利用以太网的交换机SCALANCE（X408）采取星型拓扑结构连接某些检测执行元件、SCALANCE（X208）、操作站PC677以及S7-400PLC等，然后SCALANCE（X208）下端再通过星型结构连接广大的ET200S子站。因为Profinet可以和现场总线实现无缝集成，并且为了降低成本，便留下了某一些Profibus设备，大多是数量相对较多的电子称以及新型号伦茨变频器等。对于一个工厂，其最合适方便的网络拓扑构架应该是星型结构。该种制丝生产线自动化控制体系可以很容易满足星型结构的要求，不同于以往的Profibus总线仅依靠一条线连接到底的情形，进一步确保了网络当中的每个结点可以互相独立工作，很大程度上提升了整套自动化体系的运行效率。
技改之后的制丝生产线自动化体系结构明了，层次简单清晰。整套Profinet体系已经工作运营一年多，系统的实时性效果好，可靠性以及稳定性大幅度提高，没有造成网络故障的状况。整套自动化控制体系的I/O装置运行良好，处理数据信息的能力明显提高，尤其是与Profinet相挂接的任何一台仪表或者设备均能够在整体网络中间实行任何通信，达到底层装置数据通信的标准化、简单化。每一台仪表或者设备都拥有专属的IP网络地址，而且通信不仅仅局限在某个网段，可以在以太网所有区域实行通信。
四、制丝生产线自动化控制系统未来的发展趋势
由于现场总线仅仅可以满足底层装置进行通信的需求，整个系统很难集成，因此工业以太网代替现场总线绝对是将来工业应用领域的主要发展趋势，同时是今后制丝生产线自动化体系必然的发展方向。
五、结束语
该自动化系统在2006年开始投入试运行，经过两年时间的持续运行，取得使用企业员工的热烈称赞：该体系操作简便，故障发生率比较低，维修也很方便；设计简单，可以保护以前的设备，而且可以尽快投入生产；质量控制稳定，降低浪费，提升效率，节省能源。
参考文献
[1] 曹永芹，单传东，翟诺，赵琳. 新一代工业自动化通讯标准——PROFInet[J]. 电脑与电信. 2008（07）
[2] 王德吉，边永生，栗卫军，杨彬，张亚琪. 基于PROFINET的制丝集成自动化系统[J]. 软件导刊. 2009（06）
作者简介：陈亮（1984-），男，汉族，宁夏吴忠人，于2007年毕业于西北第二民族学院（现北方民族大学），所学专业电子信息工程，电气助理工程师，现从事烟草制丝线机电管理及电气自动化维修专业。