ProfiNet以太网协议分析.pdf

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1、电气技术

2、ElectricTechnologyProfiNet以太网协议分析深入分析ProfiNet实时以太网协议，提出了实时以太网设备性能参数的评估和测试问题，搭建ProfiNet实时以太网网络协议解析、测试和评估平台，逐条监听和抓取ProfiNet报文进行细致的深入分析，采用WireShark分析以太网报文，并给出了网络实际性能测试结果。郑欢陈程/中冶京诚工程技术有限公司随着工业自动化水平的提高和自动化技术的快速发展，出现了越来越多的网络通信技术，对网络通信性能的要求也逐步增强。专用现场网络总线，最初的设计目的

3、是用于简化原有集成控制系统，成为分布式控制系统，便于整体工厂的一致，大大减少系统维护工作。随着工业自动化的发展，现有的现场总线技术已经不能满足日益增长的高速、多［1］节点的工厂自动化生产要求。本文详细分析了ProfiNet协议构郑欢/工程师架、网络拓扑、网络组建和协议性能，西门子等时同步通道ProfiNetIRT网络通过搭建ProfiNet实时以太网网络通信通信协议的数据报文帧结构如图4和图5平台模拟工厂自动化现场情况，采用西所示。门子Scalance交换机的独特的网络端口镜像功能，实现了完整、详尽的实时以太网报文

4、抓取、保存和统计，结合WireShark网络报文统计和分析工具，对ProfiNet网络协议进行了详细分析，关键词/Keywords对ProfiNet网络性能进行研究和评估，ProfiNet·对ProfiNet产品性能以及网络配置、网协议·络周期通信、网络诊断和报警进行深入以太网·的分析。监听·ProfiNet报文结构从图2～图5可以看出，西门子Profi-针对不同的网络性能需求，从以太Net实时以太网数据帧(包括RT和IRT网报文结构上来说，西门子ProfiNetRT帧)都是在通用国际标准IEEE802.3所定网络

5、结构、通信协议及帧结构如图1～义的标准以太网帧格式基础上略作改动，图3所示。34·冶金电气·2013年第32卷第4期ProfiNet以太网协议分析ElectricTechnology

6、电气技术使得协议中的L/T字段值大于1500，扩充了网络数据吞吐能力，而该参数在原有标准中是一个保留的EtherTypeⅡ可以用于唯一地识别ProfiNet协议的实时数据帧，用以区别于其他采用标准IT协议的以太网帧，使得网络中的各类传输设备对该协议报文优先进行传输。在西门子ProfiNet以太网类型标识中采用0x0800来标识IP帧，

7、使用0x8892来标识ProfiNet实时帧。ProfiNet协议帧中的应用标识符(Frame-ID)域标识所接收的数据的传输类型，即标识周期数据传输和非周期数据传输(报警和事件)。图6ProfiNet测试工程硬件配置根据PROFIBUS国际组织提供的官方统计数的站地址，全球内网卡的唯一标识。长度为6字据和各类网络实测性能，西门子ProfiNet在IRT通节的MAC地址冗长而繁琐，不易于记忆和传播，信方式下应用在同步运动控制场合，其性能可以因此Siemens为每个节点取一个名称，并且保证同比目前的现场总线方案提高1

8、00倍。这种基于硬一网络中名称是唯一的。将名称和MAC地址绑件协议芯片的等时同步(IRT)通信解决方案定，如图7所示。能够在大量数据需要传递的情况下保持足够高的时间确定性、数据快速性和网络稳定性。同时，由于采用协处理器模式可缓解ProfiNet设备上主处理器的通信任务压力，使得整个系统更加稳定和强健。ProfiNet网络组成不同于Profibus-DP网络的配置，ProfiNet网络提出了基于XML配置文件的方式，并且为每一个网络节点配置一个唯一的名称，用来区分和整合工厂级以太网庞大的网络节点。本文给出了一个简单的

9、网络配置，用以说明ProfiNet网络协议的核心技术，以及如何捕获和解析ProfiNet网络数据。网络节点数量不影响本文介绍的方法，故特此说明。1.配置系统图7设置ProfiNet节点名称采用CPU416—2DP和CP443—1为系统核心，针对网络节点数量的不同，ProfiNet网络的数创建ProfiNet实时以太网，足够的配置保证了据吞吐量也有所不同，特别是网络结构不同，数ProfiNet主站发挥更好的性能，系统的硬件配置如据路由方式也不同。如果ProfiNet网络只包含RT图6所示。采用IM153—4PN从站模

10、块，采集现场节点，并且不包含IRT节点，那么ProfiNet网络只数字量和模拟量信号。需要配置扫描时间，ProfiNetIO的数据通信量所占标准以太网数据传输过程中，都是一个网卡百分比为100%，不需要为IRT预留数据通道带的MAC地址来区分各个设备的，ProfiNet网络也宽，如图8和图9所示。在程序中的OB82来对采用该方法。网卡MAC地址类似于Prof