profinet_io通信实时性分析

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1、PROFINETIO通信实时性分析发布:2011-8-19

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3、来源:limaosheng

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5、用户关注：摘　要：通过对PROFINETIO概念的介绍，以及对PROFINET非实时报文和实时报文在以太网及交换机中的传输时间的研究，得出不同组态距离的IO设备的刷新时间，从而正确设置组态参数，避免了由于刷新时间和看门狗时间设置不当而导致的设备故障。关键词：PROFINETIO；刷新时间；实时性；响应时间PROFINET是PROcess、Field和NET的缩写，是基于工业以太网的开放的

6、、标准的、实时的通信协议，可以应用TCP/IP协议和IT标准，与现场设备实现无摘　要：通过对PROFINETIO概念的介绍，以及对PROFINET非实时报文和实时报文在以太网及交换机中的传输时间的研究，得出不同组态距离的IO设备的刷新时间，从而正确设置组态参数，避免了由于刷新时间和看门狗时间设置不当而导致的设备故障。关键词：PROFINETIO；刷新时间；实时性；响应时间   PROFINET是PROcess、Field和NET的缩写，是基于工业以太网的开放的、标准的、实时的通信协议，可以应用TCP/

7、IP协议和IT标准，与现场设备实现无缝集成，可以说PROFINET是工业以太网应用在现场级的一种实施协议。   PROFINET主要有两种通信方式[1]：   （1）PROFINETIO实现控制器与分布式I/O之间的实时通信；   （2）PROFINETCBA实现分布式智能设备之间的实时通信。   从PROFINET的角度来看，PROFINETIO是在工业以太网上实现模块化、分布式应用的通信概念。通过PROFINETIO，分布式I/O和现场设备能够集成到以太网通信中。1PROFINETIO的基本概念1

8、.1PROFINETIO的工程模型   （1）IO控制器   IO控制器[2]一般是可编程控制器（例如PLC），它能够执行自动化程序。其功能相当于PROFIBUS类型1的主站。   （2）IO设备   IO设备是连接到PROFINET网络中的现场分布式I/O。   （3）IO监视器   IO监视器[2]是一种工程设备，通常为PC、HMI或可编程控制器，用于IO控制器和IO设备的调试和诊断，在运行期间连接IO监视器，通常只是暂时性地用于调试和故障处理。IO监视器的功能相当于PROFIBUS类型2的主站。

9、   1个PROFINETIO系统应该包括至少1个IO控制器和1个IO设备。1.2 PROFINETIO的数据流   PROFINETIO通信站点的数据交换是通过标准通道[3]（基于UDP/IP）和实时通道完成的。在这些通道里，数据使用不同的协议进行传输。例如启动时从站参数是由主站通过UDP协议传递的，设备地址名字的分配是通过DCP协议完成的，这些都属于标准数据，也可以称为非实时（NRT）数据。而周期数据[4]、报警数据是通过实时协议传送的，被称为实时数据。1.3 组态PROFINETIO及其重要概念

10、1.3.1 组态PROFINETIO   PROFINETIO组态如图1所示，主站是CPU319-3PN/DP，从站有3个IO设备，分别为ET-200S，ET-200pro和ET-200eco，还可以继续添加IO设备，SIMATIC产品系列的PROFINET设备具有PROFINET接口[5](带或不带集成交换机)。带集成交换机的PROFINET设备通常具有2个端口，用于网络的线性总线结构。同时还提供有3个或更多端口的PROFINET设备以连接树型拓扑。由图1可见，CPU319通过双绞屏蔽线与设备3(E

11、T-200S)连接，不同的ＩＯ设备之间通过它们自带的交换机接口进行连接。1.3.2 PROFINETIO中的不同时间概念   (1)发送时钟（Sendclock）[6]：IRT或RT通信中2个连续间隔之间的时间段。发送时钟是用于交换数据的可能的最短传输时间；   (2)更新时间（Updatetime）：更新时间=发送时钟×Factor。   在此时间间隔之内，IO控制器/IO设备为PROFINETIO系统中的IO设备/IO控制器提供新的数据。可以为每个IO设备单独组态发送周期，并定义将数据从IO控制器

12、发送到IO设备（输出）的时间间隔以及将数据从IO设备发送到IO控制器的时间间隔（输入）。更新时间在SETP7组态中可以设置。   (3)Factor：Fatcor是放大倍数，为2n，也称减速比（ReductionRatio）[7]   (4)看门狗时间（Watchdogxime）   通过STEP7，采用更新时间的整倍数来设置看门狗时间，该时间也可由用户修改。如果在看门狗时间内IO控制器没有为IO设备提供输入/输出数据，IO设备将出现故障并给出替换值。这