1.对以太网实时能力的需求
对于一个应用程序来说，如果所有的时间都能够得到系统的满足，则可以认为该系统是具有实时能力的。实时响应要求系统对所有运行情况下的响应时间都有一个明确的定义。于是系统必须满足以下四个标准：
1）运行时间、周期时间和响应时间，这些参数必须有一个确定的上限，绝对不能超过。
2）抖动：随着速度和精度的要求增加，时间的变动范围和相对设定点的偏差必须更小。
3）同步性：它决定动作的同步。这里同样需要最大可能的精确性。
具体到对以太网实时能力的要求，它必须满足如下的先决条件：
1）分段/隔离：通过使用特殊设计的网络组件（如路由器），以太网必须保证实时网络不会出现通信冲突。比如，尽量避免过载导致响应的不确定性。
2）时隙协议：系统的实时能力通常是通过在每个精确的周期时间间隔产生的序列来确定的。这可以通过一个使用时隙协议的通信来实现，能保证所有需要的数据总能在合适的时候传输。
3）时间同步：为了获得所要求的同步性，许多过程需要同步触发。这表示所有的本地时钟必须在一个确定的允许偏差内同步运行。
2.PROFINET的实时性
实时（Real-Time，RT）表示系统在一个确定的时间内处理外部事件。确定性意味着系统是一个可预知的响应。因此，实时通信的一般要求如下：
1）确定性的响应。
2）标准应用的响应时间≤5ms。
根据图9-2中响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通信方式。
（1）TCP/IP标准通信(www.xing528.com)
PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP标准。TCP/IP是IT领域关于通信协议方面事实上的标准，尽管其响应时间大概在100ms的量级。不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间就足够了。
（2）实时（RT）通信
PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层的实时通信通道，通过该通道，极大地减少了数据在通信栈中的处理时间，如图9-3所示。因此，PROFINET获得了等同、甚至超过传统现场总线系统的实时性能。
图9-2 实时性与应用的关系
图9-3 PROFINET通信堆栈
PROFINET的实时通信功能适用于对信号传输时间有严格要求的场合，例如用于传感器和执行器的数据传输。通过PROFINET，分布式现场设备可以直接连接到工业以太网，与PLC等设备通信。其响应时间比PROFIBUS-DP等现场总线相同或更短，典型的更新循环时间为1～10ms，完全能满足现场级的要求。PROFINET的实时性可以用标准组件来实现。
（3）等时实时（IRT）通信
PROFINET的同步实时功能用于高性能同步运动控制。IRT提供了等时执行周期，以确保信息始终以相等时间间隔进行传输。IRT响应时间为0.25～1ms，波动小于1μs。IRT的数据传输的实现基于硬件，通信需要特殊的交换机（例如SCALANCE X-200IRT）的支持。IRT允许各种情况下的实时通信，甚至包括：
1）在任意负载或者过载情况下的通信（否则使用TCP/IP）。
2）任意的网络拓扑结构，许多交换机可以串联在一起（线性拓扑）。
传输周期是由时间间隔组成，ASIC会监控时间的开始。在该时间间隔内，数据在IRT通道和开放通道间交换。如图9-4所示。
图9-4 传输周期IRT通道与开发通道
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