PROFINET Systembeskrivning 2009 - Profibus

6. IRT Kommunikationmed PROFINET IOPROFINET IO har skalbara realtidsklasserför cyklisk överföring avprocessdata. Förutom behovet avrealtidskapacitet finns det ocksåprocesser som kräver isokron I/Odataöverföringmed maximal exakthet.Isokron betyder att starten aven busscykel klockas exakt, d.v.s.med en bestämd tillåten maximalavvikelse och konstant synkronisering.Endast på detta sätt kan tidsintervallenför överförda I/O-datasäkras med högsta precision.Därför introducerades synkronPROFINET kommunikation, ävenkallad IRT (Isochronous Real- TimeCommunication) eller isokron kommunikation.IRT uppnår busscykeltider väsentligtunder 1 millisekund och med enmaximal avvikelse från bussklockanpå under 1 μs. För isokrontdatautbyte erbjuder PROFINET ettskalbart koncept som i ena falletger en mycket flexibel kommunikationsmetod.I ett tekniskt perspektivär detta en synkroniserad RT_CLASS_2 kommunikation.I andra fallet erbjuder PROFINETen kommunikation gjord förmaximal prestanda, vilket kräverprecis planering av kommunikationsvägarnai förväg. Den tillgängligabandbredden utnyttjas optimalti detta fall för att väntetider aldrigfår uppstå under dataöverföringen.Tekniskt sett är detta en form avsynkroniserad RT_CLASS_3 kommunikation.Determinismen är dock den sammaför båda varianterna De skiljersig bara vad gäller vidarebefordringenav data. Dataöverföringenutformad för maximal prestandakräver hårdvarustöd från de switcharsom används. Dessutom ärkommunikationen uppdelad i ett reserveratintervall och ett öppetintervall.Endast de tidskritiska I/O-datansänds i det reserverade intervallet,medan alla andra data sänds i denöppna fasen. Inga extra lågnivåprotokollkrävs för detta. En utsedd"Klockmaster", normalt integrerad iIO-Controllern, utför nodsynkroniseringen.Krav för IRT styrningAlla fältenheter som deltar i IRTkommunikationensynkroniserasfrån samma klockmaster. IRT kommunikationgrundas på följandeförutsättningar:A.) På grund av realtidkraven, skerkommunikationen uteslutande inomett subnät eftersom det inte finnsnågra adresseringsmöjligheter viaTCP/IP. Den gällande adresseringsmetodenhar begränsats(även för osynkroniserad kommunikation)så att det räcker med MACadressering.IRTkanalöppenkanalIRTkanalB.) Busscykeln är uppdelad i enreserverad IRT fas och en öppenfas. Dessa definieras enligtföljande:• I det reserverade intervallet(IRT fasen), kan bara IRT-jobbutföras.• I det öppna intervallet utförsjobb enligt reglerna i IEEE 802(grundat på prioriteringar).C.) De stränga kraven pånoggrannhet betyder att allafältenheter inom en IRT domänmåste stödja isokron drift även omapplikationen inte arbetar synkront.Tidssynkroniseringen är exakt meden noggrannhet på under 1mikrosekund. Den tillhörande övervakningsfunktionenmåste stödjaspå grund av de tvingande noggrannhetskravenpå hårdvaran.Uppdelningen mellan de bådafaserna kan variera. Övergångenfrån det gröna intervallet till detreserverade intervallet föregås avett gult intervall inom vilket en IRTkapabelswitch endast accepterarjobb som komplett kan överförasinnan starten av nästa reserveradeintervall.öppenkanalCykel 1 Cykel 2 Cykel nSynkroniseringT.ex. 1 ms positioneringscykelDeterministisk kommunikationIRT dataÖppen kommunikationt.ex. TCP/IP dataBild 6.1: Busscykeln är uppdelad i en IRT kommunikationsdel och enöppen kommunikationsdel.grön/rödgränsreserverat intervall...cykeltid t.ex. 1 msOm vidarebefordran av dessa jobbinte säkert kan slutföras, innannästa start av det reserveradeintervallet, lagras de tillfälligt ochsänds i nästa gröna intervall. Denmaximala telegramlängden i Ethernet/PROFINETbehöver ett gröntintervall på minst 125 μs (4 * 31.25μs).grönt intervallgultintervallgrönt telegram skallavslutas härreserverat intervallgrön/rödgränsBild 6.2: IRT kommunikation delar upp busscykeln i en reserverad fas och enöppen fasPROFINET Systembeskrivning, Version April 2009 17