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1、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 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。prloly ifiEjpreairiN?desk acxxeME
2、lU.lytH册町 dais piinchecksum博 byin岡-i*i9D tyt?)JP hsstMf TCP hjM&w (Tin西tn 声刘油图2、TCP/IP报文结构 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 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
3、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 |qfinnali| rinrwl |111IftT 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的看到。这样一来在终端的设备上数据报文被处理的时间
4、 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
5、.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rKJV一亍4s -a I tnE-W立4啤ISEBBS81-*Oata in data link
6、 layer64 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。出B阳士卑図网幻亦工 M者丁里库出B阳士卑申丄mNITON M幻均。软写网辛幻申E708 3331 KW isNidod 羽刃胎士卑図snauod壬/羽刃胎士卑図丄mniton工卫僦丁 轨章盘运业ganv莊。
7、呼畀申爭鵰刃胡阳士卑丑马-snauod aiww 丄SNIdOd 渓型T田纟型割4谢荊丄mNITOM M丑。些抱図書工助网 阳士卑図丄SNIdOd岸玄场出B図哥郎旱凰図丄爼I业丄爼丄SNIdOd M工洌IBIftVMIMIfHM 丄H Nd、8 PTTRFW壬n悴 MW -6BW WAHEUOfi* *4 KL*4 Uf : tWFLmj.b* JMV 廿亠+M戸 晒 斟 L34曲 UH 珂AJW k： DI lBU C3iM - U*3t审心町-dr -11=11 SKtii护口*! L-ttfrH壯3 g 0 =f P ：】t Wnl fwj*4.i耳t：i rr：L-w trqi=qi：Qa) jiri= iH11 awwBi 二Wtf ljf *mhmni 忡jir 7ii; ajruMj ulM H4 Cwlo risj 刀戸 屯h *圧强 im . r , | 吃m. -.靡沁閒-11 .=亠.- 14Ti - a-s- - r- k .-.- I !- ： 1 Cpni吨：m口apXosnagzVSnM 丄阵 IKII7EH叫 I 幡:刊 M_6LH|4疗丫卢i ： 4厂：弭姑上 P!泗WCTE fK科:.【m吃r-*o?*jW35WI呻 tsm MfBE film 丄.十绚一
