總線專題：第六講 PROFINET（上）

通過比較Arcnet網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下的通信響應(yīng)性能（如圖2）所示。

圖中橫坐標(biāo)為負(fù)載的百分?jǐn)?shù)，縱坐標(biāo)為響應(yīng)時(shí)間（以對(duì)數(shù)為刻度）。圖中兩條曲線，一條為美國(guó)Leeds&Northrup公司的令牌網(wǎng)（Arcnet）；另一條為CSMA/CD的以太網(wǎng)?？梢钥闯?，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷低于25%，以太網(wǎng)的響應(yīng)速度要比Arcnet網(wǎng)要快。如果通過仔細(xì)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量和通信流量進(jìn)行控制，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷低于10%，則完全可以采用以太網(wǎng)來取代Arcnet網(wǎng)等令牌網(wǎng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷低于5%時(shí)，網(wǎng)絡(luò)上碰撞的概率幾乎可以為零。

3）采用全雙工通信

所謂全雙工通信是相對(duì)于單工通信和半雙工通信而言的?，F(xiàn)就這三種通信方式進(jìn)行說明。圖3就可以說明這三種通信線路的工作方式。

?單工通信

單工通信是指所傳送的信息始終朝著一個(gè)方向，而不進(jìn)行與此相反方向的傳送，如圖3（a）所示。設(shè)A為發(fā)送終端，B為接收終端，數(shù)據(jù)只能從A傳送至B，而不能由B傳送至A。單工通信線路一般采用兩線制。

‚半雙工通信

半雙工通信是指信息流可以在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸，如圖3（b）所示。信息可以從A傳至B，或從B傳至A，所以通信雙方均有發(fā)送器和接收器。要實(shí)現(xiàn)雙向通信必須改換信道方向。半雙工采用兩線制線路，當(dāng)A站向B站發(fā)送信息時(shí)，A站將發(fā)送器連接在信道上，B站將接收器連接在信道上；而當(dāng)B站向A站發(fā)送信息時(shí)，B站則要將接收器從信道上斷開，并把發(fā)送器接入信道，A站也要相應(yīng)地將發(fā)送器從信道上斷開，而把接收器接入信道。這種在一條信道上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)A→B與B→A兩個(gè)方向通信的方式，稱為半雙工通信。

ƒ全雙工通信

全雙工通信是指系統(tǒng)能同時(shí)進(jìn)行如圖3（c）所示的雙向通信。他相當(dāng)于把兩個(gè)相反方向的單工通信方式組合在一起。這樣就需要4線制。

4）采用交換機(jī)（switch）

由于有些搞控制技術(shù)的人不熟悉通信技術(shù)，因此往往有人將通信方面所使用的switch(交換機(jī))理解或譯成為開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)，或?qū)eitch.technolog(交換技術(shù))理解為切換技術(shù)。實(shí)際上，通信所用的交換機(jī)與控制所用的開關(guān)在結(jié)構(gòu)和功能上二者截然不同。二者完全不是一回事。

交換機(jī)（switch）在通信網(wǎng)絡(luò)上相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)橋，因此用若干個(gè)交換機(jī)可將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干網(wǎng)段，以太網(wǎng)交換機(jī)由于具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的功能，使其各端口之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)幀能夠得到緩沖，不再會(huì)發(fā)生碰撞；同時(shí)交換機(jī)還可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行過濾，使每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本機(jī)網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行，而不需經(jīng)過主干網(wǎng)，也不占用其它網(wǎng)段的帶寬，從而降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

如果采取了上述措施，即采用了星形網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的交換機(jī)和全雙工通信以后（見圖4）能夠有效地避免沖突，滿足了實(shí)時(shí)性和確定型的要求。

從圖4中可以看出交換機(jī)位于星形的中心，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（變速器、執(zhí)行器等）都與交換機(jī)的各端口實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)的連接，把傳統(tǒng)以太網(wǎng)一次只能為一個(gè)用戶服務(wù)的“獨(dú)占”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)平行處理系統(tǒng)，為每個(gè)用戶提供一條交換通道而各不相擾。

2.PROFINET的通信結(jié)構(gòu)模型

PROFINET的通信結(jié)構(gòu)模型見圖5。圖中左邊是ISO的OSI模型，可與右邊的PROFINET的模型相對(duì)照。PROFINET只應(yīng)用了OSI的1（物理層），2（鏈路層），3（網(wǎng)絡(luò)層），4（傳輸層）和7（應(yīng)用層）。圖中DCOM為分布式組件對(duì)象模型，也是COM的擴(kuò)展，他通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；RPC為遠(yuǎn)程程序調(diào)用；UDP為用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議；TCP為傳輸控制協(xié)議，IP為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，而RFC則為一種事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE為美國(guó)電氣、電子工程師協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，如IEEE802.3，若為ISO（國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化組織）所采納，往往在其前加上8字和ISO8802.3。