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西门子通讯控制库卡机械人实例讲解PROFINET协议!_报文_以太网

落叶飘零 2024-09-25 18:05:25 0

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工业以太网一样平常利用IEEE 802.3中定义的以太网标准。
针对自动化系统的网络节点赞助采取了做事质量( QOS)机制。
PROFINET作为工业以太网之一,它采取了三种不同的方法来实现。
这样既知足了普通以太网的需求,又知足了工业系统对不同运用的实时性的哀求。
如下图1所示。

图1、PROFINET利用到的三种协议栈

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① 利用了IEEE 802.3以太网标准和TCP/IP,报文构造如图2所示。
大多数的PROFINET通信是通过没有被修正的以太网和TCP/IP包来完成。
这使得可以无限制地把办公网络的运用集成到PROFINET网络中。

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(图片来自网络侵删)

图2、TCP/IP报文构造

② RT的通信不仅利用了带有优先级的以太网报文帧(如下图3所示),而且优化掉了OSI协议栈的3层和4层。
这样大大缩短了实时报文在协议栈的处理韶光,进一步提高了实时性能。
由于没有TCP/IP的协议栈,以是RT的报文不能路由。

图3、PROFINET RT报文构造

③ IRT通信是知足最高的实时哀求,特殊是针对付等时同步的运用。
IRT是基于以太网的扩展协议栈,能够同步所有的通信伙伴并利用调度机制。
IRT通信须要在IRT运用的网络区域内利用IRT交流机。
在IRT域内也可以并行传输TCP/IP协议包,如图4所示。

图4、PN掌握器和PN设备的分片处理机制

以PROFINET RT为例来理解在全体通信的过程中实时性能是如何来担保的。

从通信的终端设备(PN掌握器和PN设备)来看,首先采取了优化的协议栈,这一点可以在图1的 ②看到。
这样一来在终真个设备上数据报文被处理的韶光大大的缩短,这是实时性能担保的一个方面。
其次是终端设备上采取的分韶光段处理机制,这一点可以在图5看到。
这样担保了在每个通信的循环的周期内终端设备即可以处理RT的实时数据又可以处理TCP或UDP的数据。
且在每个循环内优先处理RT的实时数据。
这里须要强调的是每个PN终端设备只对自己的卖力,须要发送的数据会按发送循环发送、对付由其他设备发到自己的数据会进行立即吸收,且发送和吸收是并行处理。

图5、RT的韶光调度机制

从通信的传输设备(SCALANCE X交流机)来看,首先采取百兆全双工的交流网络,这样一来每个终端设备的每个端口都是独享带宽,且可以双向不间断的收发数据。
其次是交流机支持802.1P或802.1Q的标准,使得发到交流机网络的PN的数据帧被优先处理和转发,如图6所示。
这一点担保了PN在网络上的快速转发,也是实时性能担保的另一个方面。

图6、交流机802.1Q的事情机制

上面先容的是PN RT的实时性能从机理上如何担保的。
而从量化的角度去剖析的话,PN RT完备是靠打算来精确担保每个发送循环所能发送的报文及对RT数据的韶光的预留。

对付RT来说,在物理层上传输的最小报文帧来为88个字节,最大报文帧来为1488个字节。
个中包括了12个字节的帧间隔,如下图7所示。

图7、RT的报文的长度

百以太网的传输速率 :

每个字节传输须要的韶光:

最小的RT报文帧须要的传输韶光 0.08

一个PN掌握下带3个最小报文帧(40个字节的C_SDU)的PN设备,PN 掌握器的发送循环为250 ,通信建立后在PN接口上抓报剖析PN的通信可以剖析出PN数据帧对韶光调度的情形,如下图8所示。

图8、PN RT的韶光调度机制

除了对PROFINET RT和IRT的通信调度的剖析外,还对PROFINET的抗滋扰性作了大量的研究。
在对PROFINET推广的时候,很多用户很关心PROFINET是不是和PRROFIBUS一样,存在抗滋扰的性能差的特点。
我从理论和实际实验上验证了PROFINET的抗滋扰性能优于PROFIBUS的抗滋扰性能。
PROFINET是基于IEEE 802.3的以太网标准。
以是对PROFINET的抗滋扰剖析本色上是对工业以太网的抗滋扰剖析。

好吧!
理论说完了,我们实例讲解一下吧!

本日带来的案例是博途PLC通过PROFINET连接库卡机器人!

网线连接至掌握柜门上的KLI端口,另一端连接到交流机,PLC也连接到交流机(交流机无型号哀求),交流机再连接到电脑。

首先将编程电脑、PLC、KUKA设置成统一网段,因KUKA的底层设置缘故原由,最好不变动机器人IP地址

1:添加新设备 2:导入GSD文件

安装GSD,并把KUKA设备进行组态

在视图里面进行连接

删除安全模块、设置地址、设备名称

设置好以上后(包括PLC地址),接下来就可以编译下载到PLC。
下载完成后PLC会报红灯,是由于下一级组件存在故障,即还没有设置机器人端,连接不到下一级组件,以是报错。
也可以利用此方法判断是否连接成功。

WorkVisual对KUKA进行设置

激活、添加Profinet、DTM选择Profinet

双击Profinet进行设置

进行旗子暗记映射

首先天生代码,再下载到掌握器,把稳在掌握器上做好确认事情

机器人侧的旗子暗记确认:

机器人侧即为映射时的IN(..),PLC侧则是在博图里对KUKA设备设置时的IO地址

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