西门子工业网络通信技术详解：iPCF的功能及设置

时间：2023-10-21 理论教育版权反馈

【摘要】：使用DCF并不能防止出现隐藏节点问题。在iPCF中，接入点以非常短的时间间隔定期轮询其无线覆盖区域内的客户端。iPCF的劣势是不能兼容非iPCF设备。W788-1RR和W788/6-2RR接入点和W747-1RR客户端模块支持iPCF。图5-72 通过RCoax电缆实现快速漫游2.iPCF组态首先在STEP7管理器中组态S7-300 CPU与ET200S PN的PROFINET IO通信，如图5-73和图5-74所示。图5-78 SSID列表设置iPCF功能，如图5-79和图5-80所示，单击“Set Values”按钮会弹出对话框，系统将会自动设置iPCF的默认模式。

1.iPCF概述

无线网络处理数据通信有两种方法：DCF和PCF（Point Coordination Function，点协调功能）。下面对这两种机制进行简单的解释。

DCF采用CSMA/CA机制，其工作原理如下：在分散协调功能DCF中，所有的节点始终“对自己负责”。只有当一个节点的频率上不存在待处理的信号，并且接收器在收到了发给自己的信息后，发出一个发送成功的确认信号给发送器后，这个节点才开始进行数据发送。DCF不保证在最大的时间间隔内能传送特定的数据量。因此，DCF主要适合于异步数据传输（例如电子邮件或网络浏览）。使用DCF并不能防止出现隐藏节点问题。

另外，若两个节点同时试图使用无线资源，可使用RTS/CTS方法避免冲突，因而可以增加某些DCF网络的数据吞吐量。想要发送大量数据的节点在发送数据帧之前首先向无线资源登记，方法为先发送一个短的发送请求数据帧“RTS”，只有收到一个清除发送“CTS”响应信号时，才实际发送数据。借助于这种方法，可以大大减少发送失败重试的次数，因为在发送大的数据包之前就检测到了冲突。

PCF是描述802.11标准定义的另一种处理方法；但是并不强制执行该方法。该方法可以避免DCF方法的一些不利因素。

在PCF中，并非所有的网络节点都有同等的权力，而是只有一个或者多个接入点作为网络中的中央管理者。一个接入点为其他节点（即客户端）分配时隙，在这些时隙内将无线资源保留给这些客户，它们可以不受干扰地发送信息。

PCF能够为客户分配定期的网络接入并确保在特定的时期传输数据。因此，PCF更适合于需要连续数据流的应用。如果通信需要的话，可以在时隙内将网络在DCF和PCF之间切换。

由SIEMENS开发的“工业点协调功能”iPCF可以替代PCF，它解决了与PCF有关的许多问题并允许快速漫游。

快速漫游是指客户端从一个无线区域快速切换到另一个无线区域的过程，在这个过程中，客户端的退出和重新登录即“移交”发生得非常快，可以满足通信的实时性要求。在iPCF中，接入点以非常短的时间间隔定期轮询其无线覆盖区域内的客户端。客户端可以登记自己想要发送长数据帧的要求，并在得到接入点的允许之后才开始发送。

iPCF为实时性要求较高（几十毫秒范围）的工业应用提供无线解决方案，如PROFINET IO设备的无线连接。iPCF的劣势是不能兼容非iPCF设备。W788-1RR和W788/6-2RR接入点和W747-1RR客户端模块支持iPCF。iPCF将漫游时移交时间降低到小于50 ms，因此可以确保整个网络内几乎不间断的通信，如图5-72所示。

图5-72 通过RCoax电缆实现快速漫游

2.iPCF组态

首先在STEP7管理器中组态S7-300 CPU与ET200S PN的PROFINET IO通信，如图5-73和图5-74所示。

图5-73 iPCF网络拓扑图

用鼠标双击以太网线“PROFINET-IO System（100）”，打开属性设置，设置更新时间为16ms。如图5-75所示。

根据图5-73的网络拓扑图设置PG/PC的IP地址，使用PST软件设置SCALANCE W788的IP地址。另外可以使用PG/PC通过IE浏览器来直接连接调试SCALANCE W。首先组态SCALANCE W788作为无线接入点AP模式。如图5-76所示，在“IFeatures”→“iPCF”标签下使能iPCF功能，单击“Set Values”按钮会弹出对话框，系统将会自动设置iPCF的默认模式。注意，这里组态的“PNIO update time”需要与Step7组态的“IO update time”需要一致。如图5-77所示，包括通信速率和最大数据长度等参数。