PROFINET的性能等級

PROFINET用于實現基于工業以太網的集成、一致的自動化解決方案。支持用以太網通信的簡單分散式現場設備和苛求時間的應用的集成，以及基于組件的分布式自動化系統的集成。為完成這一面向各種控制對象的需求，PROFINET在通信方式上根據通信目的不同而采用3種不同的性能等級：

(1)通過TCP/UDP/IP在標準通道上發送非苛求時間的數據，例如：參數、組態數據和互連信息。這滿足自動化層與其他網絡（MES，ERP）的連接需求。

PROFINET使用以太網和TCP/UDP/IP 協議作為通信基礎。TCP/UDP/IP 是IT領域在通信協議方面的實際上的標準。TCP/UDP/IP 提供了使以太網設備能夠通過本地和分布式網絡的透明通道中進行數據交換的基礎。

(2)對于生產裝備內苛求時間的過程數據的傳輸，它采用實時通道。作為基于可用控制器的軟件來實現的。

在工廠自動化領域，實時應用需要刷新/響應時間范圍在5~10ms 內。 經驗指出，與設備中的處理時間相比，快速（100Mbps）或更高速率的以太網線路上的傳輸時間是可以忽略不計的。在提供者的應用中可提供數據的時間是不受通信影響的。這就是說，在刷新時間以及實時響應中任何重大的改進可通過發布者和使用者通信棧的優化來達成。PROFINET 中的實時通信通道為了能滿足自動化中的實時要求基于以太網（層2）。該解決方案顯著地減少了通信棧所占用的運行時間，從而提高了過程數據刷新速率方面的性能。

PROFINET使用快速以太網，快速以太網中已集成全雙工模式切換技術，并已進行了標準化。通過優先級優化數據傳輸在PROFINET中，不僅最小化了控制器中的通信棧，而且也對網絡中數據的傳輸進行了優化。為了能在這些情況下達到一種最佳結果，在PROFINET中按照IEEE 802.1Q將這些數據包區分優先級。設備之間的數據流則由網絡組件依據此優先級進行處理。優先級6是用于實時數據的標準優先級，由此也就確保了對其他應用的優先級處理。

(3)對于同步應用，PROFINET采用等時同步實時通信，它允許在時鐘速率為1ms時，抖動精度為1ms。

實時通道RT解決方案對于運動控制應用還遠遠不夠。運動控制應用要求刷新速率在1ms，100 節點的連續循環的抖動精度為1mm。為了滿足這些需求，PROFINET 在快速以太網的層2 協議上已定義了時間間隔控制的傳輸方法IRT。通過具備上述精度的參與設備（網絡組件和PROFINET設備）的時間同步化，可在網絡中規定時間片，在此時間間隔內傳輸自動化任務所必需的關鍵數據。通信循環被分成兩個部分，即：時間確定性部分和開放性部分。循環的實時報文在時間確定性通道中傳輸，而TCP/IP 報文則在開放性通道中傳輸。等時同步數據傳輸的基于硬件的實現能夠獲得所要求的異常重要的順序精度要求，同時也解放了承擔PROFINET 設備通信任務的處理器。這就免除了繁瑣的計算，從而可為自動化任務提供解決方案。

這3種性能等級的PROFINET通信覆蓋了自動化應用的全部范圍。PROFINET 通信標準的特性包括以下方面：

(1)在一根通信線路上同時使用實時通信和基于TCP的IT通信。
(2)標準化的實時協議適用于所有應用、分布式系統中組件之間的通信以及控制器與分散式現場設備之間的通信。
(3)從一般性能到高性能和時間同步的可縮放的實時通信。