PR.FINET是基于以太网标准开发的,这意味着所有的基于以太网的标准协议(比如HTTP,FTP,TCP,UDP等)都可以在PR.FINET上传输。除了我们所知的与办公应用相关的协议以外,PR.FINET还提供两种协议(传输模式)以满足自动化场合的需求,即带RT功能的PR.FINET I.和带IRT功能的PR.FINET I.。这两种传输模式均为传送现场I.数据的周期性通信而设计。
1.PR.FINET RT
PR.FINET RT通信使用按优先次序排列的报文(IEEE 802.1P),这种机制在IP语音已有应用。PR.FINET RT报文的优先级比IT报文优先级更高,这能保证自动化应用中的实时属性,已应用在了标准的分布式I.通信上。
带RT的PR.FINET I.适用于没有特殊性能和等时要求的场合,它使用标准的以太网芯片,也可以使用商用的以太网交换机,不需要特殊的硬件支持。但是其不支持任何同步机制,因此不能进行等时数据传送,也不适用于运动控制的场合。
需要注意的是,带RT和IRT的PR.FINET I.通信是基于MAC地址进行的,这意味着跨不同网段(经过路由器)的RT或IRT通信是不可能的。
RT数据更新时间可在0.25~512ms范围内调整,选择的更新时间取决于控制过程的需求、设备数量及I.数据的数量。考虑到PR.FINET比其他现场总线更出色的性能,总线周期大大地缩短,在整个系统的响应时间中总线通信的时间不再是瓶颈。
2.PR.FINET IRT
对于PR.FINET IRT通信,其使用时间槽或叫做带宽预留的方式进行数据交换。这意味着有两个时间槽。IRT报文在第一个槽内传输,RT和IP报文在第二个槽内传输。在这种方式下,必须保证为IRT数据保留足够的带宽,以满足不同通信负荷的要求。IRT需要所有设备必须进行时间同步,以便于所有设备知道时间槽何时开始。
除了要保留足够的带宽,对于不同的拓扑结构,还需要组建一个周期性报文的时间表,这样可以使工程系统确定每一根网线上所需的带宽。在西门子设备上这个工作由STEP 7软件进行。
这与PR.FIBUS中的等时操作行为一样,基于IRT通信可以使能等时设备内要同步的应用(比如SIM.TI.N的位置控制器和插补器),这是进行运动闭环控制的一个必要条件。RT与IRT的比较见表12-1。
表12-1 RT与IRT的比较
3.IRT的同步域
IRT通信需要一个比以太网高一级的时间槽。IRT消息帧的时间槽与RT和IP消息帧的时间槽被保留,非RT的标准以太网通信在后者中运行。这种方式需要将IRT通信中所有的设备建立同步。一个同步域是一组同步于同一个时钟周期的PR.FINET设备,同步主站设置发送时钟,同步从站与同步主站的时钟同步,一个同步域只能有一个同步主站。通过网络的同步操作,在RT通信中可能会出现的信号抖动也被大大降低。所有的IRT设备时间被同步到一个公用的同步主站上,如图12-3所示。
图12-3 IRT通信概览
对IRT通信的消息量进行时序安排,可以将数据传送效率进一步提高,因为只需要保留实际需要的带宽。(www.xing528.com)
IRT通信尤其适用于以下场合:
1)通过PR.FINET I.实现轴的控制与同步;
2)转换时间短的快速等时集成I.。
对于IRT通信,发送时钟可以在250μs~4ms之间。在与RT混用时,只有250μs、500μs、1.0ms、2.0ms、4.0ms可以设置。
实际发送时钟取决于以下因素:
1)过程通信不应该比需要的快,这样可以降低总线和CPU负荷;
2)总线负荷(设备数量和每个设备的I.数量);
3)CPU的运算能力;
4)PR.FINET I.Device所支持的发送时钟设备。
一个典型的发送时钟是1ms,但是也可以设置为250μs~4ms之间的其他值。设备所支持的发送时钟可以在相应的手册中查到。只有某些设备支持250μs的周期,比如SIM.TI.N P320-3,P350-3,D4x5-2 DP/PN,ET200S HS模块等。
4.发送时钟与更新时间
在PR.FINET系统中需要区分两个时钟周期,即发送时钟与更新时间。发送时钟是周期性通信的基本循环时钟,更新时间则指示了在哪个周期设备中数据发生更新。
在IRT或RT通信中,发送时钟是相邻两个间隔之间的时间差。发送时钟是交换数据可能的最小时间间隔。所以,发送时钟对应了最短可能的更新时间。在这个时间内,IRT数据和非IRT数据都传输,一个同步域内的所有设备都以相同的发送时钟工作。
每一个I.Device的更新时间可以单独配置,即指定数据从I.Controller或从I.Device输出的时间间隔,更新时间是发送时钟的整数倍(1,2,4,8,…,512),最短更新时间取决于I.Controller的最短发送时钟,如图12-4所示。
图12-4 更新时间和系数
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