工业以太网一般使用IEEE 802.3中定义的以太网标准针对自动化系统的网络 节点辅助采用了服务质量（QOS ）机制PROFINET作为工业以太网之一，它 采用了三种不同的方法来实现这样既满足了普通以太网的需求，又满足了工业 系统对不同应用的实时性的要求如下图1所示图1、PROFINET使用到的三种协议栈① 使用了 IEEE 802.3以太网标准和TCP/IP，报文结构如图2所示大多数的PROFINET通信是通过没有被修改的以太网和TCP/IP包来完成这使得可以无 限制地把办公网络的应用集成到PROFINET网络中prlo^ly ifiEjpreairiN?desk acxxeMElU.lytH册町 dais • piinchecksum博 byin}岡-i*i9D tyt?)JP hsstMf TCP h»jM&w (T>in西tn™ 声刘油图2、TCP/IP报文结构② RT的通信不仅使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时间，进一步提高了实时性能由于没有TCP/IP的协议栈，所以RT的报文不能 路由。
图3、PROFINET RT报文结构③ IRT通信是满足最高的实时要求，特别是针对于等时同步的应用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使用调度机制IRT通信需要 在IRT应用的网络区域内使用IRT交换机在IRT域内也可以并行传输TCP/IP 协议包，如图4所示seMiW书右gh YYtKfirAauF dalDn?iini34^ coiinmuHralionIRT图4、PN控制器和PN设备的分片处理机制j nJinnMuul |qfi^nnali| ^ri»nrwl |1 1 1 IftT AT. TCP. WDP IftT HT. TCP. UDP IftT以PROFINET RT为例来理解在整个通信的过程中实时性能是如何来保证的从通信的终端设备（PN控制器和PN设备）来看，首先采用了优化的协议栈， 这一点可以在图1的②看到这样一来在终端的设备上数据报文被处理的时间 大大的缩短，这是实时性能保证的一个方面其次是终端设备上采用的分时间段 处理机制，这一点可以在图5看到这样保证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的实时数据这里需要强调的是每个PN终端设备只对自己的负责，需要发送的数据会按发送循环发送、对于由其他设备发到自己的数据会进行 立即接收，且发送和接收是并行处理图5、RT的时间调度机制从通信的传输设备（SCALANCE X交换机）来看，首先采用百兆全双工的交换 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 发数据其次是交换机支持802.1P或802.1Q的标准，使得发到交换机网络的 PN的数据帧被优先处理和转发，如图6所示这一点保证了 PN在网络上的快 速转发，也是实时性能保证的另一个方面图6、交换机802.1Q的工作机制上面介绍的是PN RT的实时性能从机理上如何保证的而从量化的角度去分析的话，PN RT完全是靠计算来精确保证每个发送循环所能发送的报文及对RT数 据的时间的预留对于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个字节其中包括了 12个字节的帧间隔，如下图7所示siLl吕r'KJV一亍4—s « -a« ~ I ■■tnE-W立4啤ISE〔•BBS81-*Oata in data link layer 64 Byte “ 1464 Byte6-0 Byte ~ HBSByie 工湮瓏-生图7、RT的报文的长度百以太网的传输速率：每个字节传输需要的时间：最小的RT报文帧需要的传输时间0.08-个 PN控制下带3个最小报文帧（40个字节的C_SDU ）的PN设备，PN控制器的发送循环为250，通信建立后在PN接口上抓报分析PN的通信可以分 析出PN数据帧对时间调度的情况，如下图8所示。
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