[摘 要]裝備自動化項目，電控采用組裝西門子。作為海工平事業部電氣調試一員，有幸參與電氣設備安裝調試，在調試過程中，不斷學習總結碩果累累。對于調試初期通訊的建立，可謂是重中之重，沒用建立通訊，根本就無法開展接下去的調試工作。那么基于自己的理解和認識，簡單的介紹下西門子Profinet通訊。

[關鍵詞]重型裝備，自動化管理
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）07-0039-01
1 引言
Profinet的由來是基于工業以太網，然而profinet通訊的傳輸速度更快，原因在于它采用的實時通道。Profinet提供兩種等級的實時通道，實時（RT）通過劃分通訊合作伙伴通訊堆棧的優先級并優化傳輸對時間要求嚴格的過程數據，以允許使用標準網絡組件的高性能數據傳輸，典型的更新循環時間為1ms至10ms，同步實時（IRT）提供同步執行循環，以確保通過始終等距的時間間隔傳輸信息。IRT實現同步數據傳輸，更新循環非常短（從500微秒到1毫秒），抖動非常小。由于通道分為標準通訊和RT通訊的標準通道以及IRT通訊的IRT通道，所以，過程數據不會受到網絡上其他流量的影響。
2 連接方式與特性
它的連接方式可分為三種拓撲結構：星型拓撲，樹形拓撲，線型拓撲和環。在我們的機器上面主要采用線型，星型和樹型的結合，環基本不用。
線型拓撲：全部通信節點彼此串聯連接，類似于一條總線。如果某個鏈路器單元（例如，交換機）出現故障，則該故障鏈路器下游的通信將無法進行。對于布局范圍較廣的工廠，優先使用線型拓撲。例如，用于連接各個生產單元。
星型拓撲：采用交換機構建網絡時，會自動地創建星型拓撲。這種網絡拓撲與其他結構不同的是，單個Profinet設備故障時，不會自動導致整個網絡出現故障。僅交換機出現故障，才會導致部分通信網絡出現故障。自出現伊始，帶有交換機的星型拓撲就一直可以實現通信網絡的高可用性。如果需要進一步提高可用性，則可以對中央交換機進行冗余設計。當交換機故障時，冗余交換機可以自動接管發生故障的交換機的工作。星型結構的可應用于設備密度高、距離短的區域。例如，小型生產車間或者單條生產線。
樹型拓撲：樹型結構由多個站相互互連而成。將復雜的工廠細分成多個子系統時，可以使用這種結構。
環：若需要提高可用性，則應該采用環型拓撲。將某個網絡的兩個開放端連接至同一個交換機，則構成一個環形拓撲。此時，交換機可作為冗余管理器使用。網絡內部出現斷路時，該冗余管理器保證將數據重新轉正至正常的網絡連接。
Profinet對于西門子設備和設備之間的通訊非常方便，這也是基于工業以太網的S7通訊，當然也有開放式以太網通?。
S7通訊表示通過通信功能塊在SIMATIC S7站和PG/PC之間建立的簡單且高效的連接。CP用作“S7通信中繼”，即在工業以太網上傳遞通信數據塊。每次作業能夠傳遞的最大用戶數據量為64KB。以太網CP作為“S7通信中繼”在工業以太網上傳遞S7功能。根據以太網CP組態，在ISO傳輸或ISO-on-TCP協議上建立傳輸（TCP/IP帶RFC 1006擴展）。
S7連接的特性包括：
?所有S7/M7設備中都可組態連接類型
?兼容在所有類型的子網上的使用（MPI、PROFIBUS、工業以太網）
?使用BSEND/BRCV SFB時：在SIMATIC S7/M7-400站之間可以進行安全的數據傳輸，例如數據塊內容交換（多達64KB）
?使用USEND/URCV SFB時：快速但非安全的數據傳輸，與通信伙伴的時域處理無關；例如，對于狀態和維護消息
?從通信伙伴到ISO參考模型第7層的數據傳輸確認
S7連接，容錯型
?與S7連接特性相同；僅限于S7-H CPU和SIMATIC PC站上的OPC服務器，而且不在MPI子網上。
?根據網絡拓撲結構，容錯型的S7連接至少支持連接終端之間的兩個連接路徑
3 基于CP的開放式以太網通訊
?TCP連接
傳輸控制協議，簡稱TCP，是TCP/IP協議族的一員。
每個TCP/IP數據連接都有一個發送站和一個接收站。這條使用原則稱為面向連接的數據傳輸。在TCP/IP協議族中作為面向連接的協議，TCP負責數據安全和數據流控制，并且在數據丟失時采取措施。
TCP的工作原理是將數據流從應用程序中分離出來，為其添加報頭并傳輸至因特網協議（Internet Protocol，IP）。當從IP收到數據時，TCP數據被排序和重組為數據流。TCP檢查是否有數據包丟失，一旦丟失將重新請求。
發送站和接收站在傳輸層保持連續接觸。雖然連接是虛擬的，但數據傳輸過程中會持續交換控制信息。
每個TCP數據包中包含一個定義端口的數字。每個端口被分配給一個應用程序或者服務，該程序或服務偵聽此端口并從TCP接受數據。端口號1到1024是固定分配給某程序的。大于1024的所有端口號可以由其他程序自由使用。STEP 7連接組態可以使用大于2000的端口號。
端口結構允許在網絡上同事與幾個通信伙伴建立連接。使用TCP連接上的SEND/RECEIVE接口，以太網CP支持套接字（如Winsock.dll），可與幾乎所有系統（PC或者第三方系統）上都有的TCP/IP交互。
?ISO-on-TCP連接
ISO-on-TCP旨在實現安全的跨網絡的數據傳輸。
按照ISO參考模型第四層中的定義，ISO-on-TCP連接符合TCP/IP（傳輸控制協議/因特網協議）標準，以及RFC 1006標準。 RFC 1006對TCP協議做出擴展，添加了對數據塊（報文）傳輸的支持。
由于自動重傳機制和額外的塊效驗機制，傳輸可靠性非常高。在SEND/RECEIVE接口上，通信伙伴發送數據收到的確認信號，發送站會收到返回值。
?UDP連接
除了面向連接的TCP，還有無法連接的、非安全的UDP。UDP（用戶數據報協議）在ISO 7層參考模型的第四層傳輸上運行。UDP與TCP的任務相同。但是，UDP不能夠確定接收站是否收到了數據包。并且，數據包沒有編號，UDP不能按正確的順序重組數據流。UDP數據包直接傳遞給應用程序，由應用程序來負責實現安全的數據傳輸。UDP與TCP唯一的共同點就是端口結構。它們唯一區別是，UDP端口結構不控制連接，而僅僅接受數據包并在收到以后直接傳遞給應用程序。
4 基于CPU PN接口的開放式以太網通訊
?TCP native
數據傳輸時，既不發送報文幀的長度信息也不發送報文幀的起始和結束信息。從發送的角度來看，并不是問題，因為發送方知道自己想要傳輸多少數據字節。不過接收方卻沒有辦法知道在數據流中報文幀的結束位置以及下一幀的起始位置。因此建議將FB64“TRCV”的LEN參數設為與通信伙伴上FB63“TSEND”的LEN參數值一樣
如果設置的數據接收長度值（FB 64“TRCV”的LEN參數）比數據發送長度大，FB 64“TRCV”會等到達到設置的長度再將數據復制到特定的預留接收區中。因此只有接收到后續作業的數據時才會這樣操作。請注意，這種情況下會將兩個不同發送作業中的數據放置在一個相同的接收區中。如果不知道第一??報文幀的確切長度，仍然可以確定第一個報文幀的結束位置或下一個報文幀的起始位置。
5 結論
本文是總結項目實際調試體會，工業以太網可持續發展是今后重點趨勢。振華重工的重型設備都具備遠程監控通訊速度高，安全穩定可靠，成本低廉。自動化的發展解決了安全，人力及設備成本的投入。借鑒德國工業4.0計劃，推動我國制造“2025”的既定方略。上海振華重工產品自動化已在國內多個碼頭成功投入使用，通過學習總結在今后的工作中進一步完善，完美。
參考文獻
[1] 《西門子以太網通訊》.姚輝.上海振華重工（集團）股份有限公司，2016.3
[2] 《港機電氣設備調試流程》.朱國兵.上海振華重工（集團）股份有限公司，2016.