采用等时实时通信 (IRT) 的 PROFINET IO

PROFINET IO 的三个性能等级

与基于 TCP/UDP 和 IP 的通信相比，RT 通信由于省略了多个协议层（ISO/OSI 参考模型 的第 4 - 6 层）而具有更短的更新时间。

通过使用 VLAN 优先级，RT 通信还按照较高的优先级来传送实时帧。 实时帧的优先级比 TCP/UDP 数据的高，加上交换机上的存储时间更短，这些都进一步地加快了传输速度。

从而，原本更新时间便低于 10 ms 的 PROFINET IO 实时通信功能又提高了一个层次，

可满足运动控制应用的极高要求。

等时实时通信 (IRT) 专为运动控制领域而设。 对于 IRT 通信，由于在帧的优先处理和更 短的交换机存储时间之外又实施了更多功能，从而可实现 1 ms 以下的更新时间。 下文介 绍了这些条件。

图 2-37 IRT、RT 和 TCP/IP 通信的更新时间对比

什么是等时实时通信？

IRT 的高性能主要通过以下三个特性实现：

● 将传送周期划分为两个时间间隔

● 通过使各个节点同步实现等时传输

● 对通信进行时间和路径方面的规划

2.9 PROFINET IO 通信

IRT 传送周期的两个时间间隔

要在固定的时隙中实现实时帧的优先传送，传送周期划分为两个时间间隔：

● 一个面向实时帧的确定性 IRT 通道

● 一个面向 TCP/UDP 和 RT 通信的开放性非时间关键通道

图 2-38 使用 IRT 通道时传送周期的结构

实时 IRT 帧被分配到确定的时间间隔中，并且该时段仅限于传送此类数据。

IRT 的时间同步

IRT 通信的各个周期在时间上保持同步，可允许等时传送各个 IRT 帧，从而极大程度地缩 短了周期时间。

为使 IRT 同步域中所涉及的各个节点实现时间同步，特别组态了一个用于发布同步帧的 同步主站。 按照同步主站的时基进行同步的设备称为同步从站。 同步主站和同步从站共 同形成 IRT 同步域。 与正常的域相比，IRT 同步域仅包含采用 IRT 的 PROFINET 设备。

用户程序如何访问等时过程数据？

用户程序在开放性间隔时间内访问过程数据，而为 IRT 通信而组态的数据将在下一个确 定的间隔时间内通过 IRT 通道传送。这样便可实现一致的数据传送。

图 2-39 IRT 通信中传送周期的时间同步

在 IRT 帧发送后，在 IRT 时间间隔结束时用户界面将输出一条“StartOP”消息（开始运 行）。

在“StartOP”消息后，用户程序可在开放性时间间隔内执行其周期性控制任务。 在此开放 性时间间隔内，非时间关键的 NRT 帧和 RT 帧可通过开放性通道传送。

在程序周期结束时，用户程序将输出“OPDone”确认信息。 只有在“OPDone”确认发出信 号后，新周期才可开始。

确定性时间间隔的持续时间在组态过程中指定。

对 IRT 通信进行时间和路径方面的规划

IRT 通信通过以下 Siemens 组态工具设置：

通过规划各个伙伴间的通信路径，可实施最短的传送周期。 为实现此目的，该路径中各 个 IO 设备和 IRT 交换机之间的连接应在一个拓扑规划阶段中进行组态，而且组态时必须 将电缆长度考虑在内。 可实现的最短周期通过组态工具进行计算，具体结果取决于节点 之间的传送时间。

2.9 PROFINET IO 通信

IRT 通信的硬件要求

为使等时数据传输的周期时间小于 1 ms，且连续两个周期之间的抖动在 1 μs 范围，在控 制器和设备上以及它们之间的交换机上都需要专用的 IRT ASIC。

Siemens 提供了多种基于以太网 ASIC ERTEC 200 和 ERTEC 400 且支持高性能 IRT 通 信的组件：

● 配有 IO-Base 软件的 CP 1604 和 CP 1616 通信处理器

● SCALANCE X204IRT 和 X202IRT 交换机

● 更多组件正在开发中。

使用 SOFTNET PNIO 实现 IRT 的注意事项

说明

SOFTNET PNIO 不支持 IRT。