一種提高profinet協(xié)議中通信報(bào)文利用率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提交利用率的方法，具體涉及一種提高PR0FINET協(xié)議中通信報(bào)文利用率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以太網(wǎng)技術(shù)用到工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域必須解決它固有的擁塞、競爭等問題，雖然現(xiàn)場總線技術(shù)是開放的，其互換性和互操作性都很好，但大多數(shù)情況是針對某一種現(xiàn)場總線技術(shù)而言的，不同的現(xiàn)場總線技術(shù)之間雖說可以通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行互聯(lián)互通，但這時(shí)設(shè)備和裝置之間的互換性和互操作性就基本上喪失了，現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)吞吐能力也會(huì)降低，對于一些實(shí)時(shí)性要求非常高的應(yīng)用場合，或在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的高層實(shí)施信息綜合和管理時(shí)，現(xiàn)場總線技術(shù)的局限性就顯現(xiàn)出來了，所以，功能更強(qiáng)大、技術(shù)更普及、標(biāo)準(zhǔn)更統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)成為業(yè)界共同的追求。PR0FINET是PR0FIBUS國際組織創(chuàng)新的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，用于實(shí)現(xiàn)基于工業(yè)以太網(wǎng)的集成、一致的自動(dòng)化解決方案；PR0FINET支持用以太網(wǎng)通信的分散式現(xiàn)場設(shè)備和苛求時(shí)間的應(yīng)用的集成，以及基于組件的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)的集成；同時(shí)，PR0FINET作為開放的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，通過高層控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)對多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的控制，為工業(yè)現(xiàn)場總線的實(shí)時(shí)性、拓?fù)涞撵`活性以及多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院涂焖傩蕴峁┝遂`活的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種提高PR0FINET協(xié)議中通信報(bào)文利用率的方法，將劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段在改進(jìn)的通信協(xié)議中實(shí)現(xiàn)，在提高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)，可以增加主站連接的從站數(shù)，且采用改進(jìn)的PR0FINET通信協(xié)議，提高了有效載荷數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)循環(huán)周期數(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明提供一種提高PR0FINET協(xié)議中通信報(bào)文利用率的方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]步驟1:將通信時(shí)段劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)段；
[0007]步驟2:將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)域，并將數(shù)據(jù)域分配給現(xiàn)場從站設(shè)備；
[0008]步驟3:結(jié)合劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段和數(shù)據(jù)域，實(shí)現(xiàn)不同需求的現(xiàn)場從站設(shè)備或數(shù)據(jù)的高速傳輸。
[0009]所述步驟I中，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌俾市枨?，在?shù)據(jù)幀傳輸周期內(nèi)將通信時(shí)段劃分為Ims等時(shí)同步通信時(shí)段、5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段、1ms實(shí)時(shí)通信時(shí)段和非實(shí)時(shí)通信時(shí)段。
[0010]5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段和1ms實(shí)時(shí)通信時(shí)段的時(shí)長可以預(yù)先設(shè)置，然后在數(shù)據(jù)幀傳輸周期內(nèi)均按照預(yù)先設(shè)置的時(shí)長分別進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0011]5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段內(nèi)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均在PR0FINET協(xié)議的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通道中傳輸；通信循環(huán)周期不大于預(yù)設(shè)的5ms ；5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段的數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)組，現(xiàn)場主站設(shè)備通過周期性的訪問各個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場從站設(shè)備數(shù)據(jù)的刷新。
[0012]非實(shí)時(shí)通信時(shí)段內(nèi)，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用用于非苛求時(shí)間數(shù)據(jù)的TCP/UDP和IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0013]所述步驟2中，根據(jù)劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段，基于PROFINET協(xié)議將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)域的單個(gè)幀，然后將數(shù)據(jù)域分配給某個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備，或?qū)?shù)據(jù)域分配給不同的現(xiàn)場從站設(shè)備，以提高數(shù)據(jù)域利用率。
[0014]所述步驟2具體包括以下步驟:
[0015]步驟2-1:根據(jù)PROFINET協(xié)議生成單個(gè)幀，已知的數(shù)據(jù)幀根據(jù)N個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備劃分為N個(gè)數(shù)據(jù)域；
[0016]步驟2-2:N個(gè)數(shù)據(jù)域?qū)崟r(shí)需求分配給現(xiàn)場主站設(shè)備控制的N個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備；
[0017]步驟2-3:N個(gè)數(shù)據(jù)域被寫入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的每一個(gè)數(shù)據(jù)域；
[0018]步驟2-4:標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀傳輸至N個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備，完成現(xiàn)場主站設(shè)備向現(xiàn)場從站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸；
[0019]步驟2-5:每個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備從預(yù)先分配好的數(shù)據(jù)域中讀取數(shù)據(jù)。
[0020]所述步驟3中，結(jié)合劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段和數(shù)據(jù)域，同一數(shù)據(jù)時(shí)段可以在一個(gè)數(shù)據(jù)幀中實(shí)現(xiàn)，單個(gè)通信循環(huán)周期即可完成多個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，從而可以在滿足通信循環(huán)周期的前提下，單個(gè)現(xiàn)場主站設(shè)備與多個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備連接。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]1、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸需求，將現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)不同需求的數(shù)據(jù)的時(shí)段劃分并采用聚和機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)重組；
[0023]2、采用改進(jìn)的PROFINET通信協(xié)議，提高了有效載荷數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)循環(huán)周期數(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸速率；
[0024]3、將劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段在改進(jìn)的通信協(xié)議中實(shí)現(xiàn)，在提高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)，可以增加主站連接的從站數(shù)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段主站和多個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸過程示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段的數(shù)據(jù)聚合過程示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中PROFINET協(xié)議的通信循環(huán)周期順序圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)時(shí)段和數(shù)據(jù)幀結(jié)合示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中PR0FIET協(xié)議循環(huán)周期順序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]本發(fā)明提供一種提高PROFINET協(xié)議中通信報(bào)文利用率的方法，所述方法包括以下步驟:
[0032]步驟1:將通信時(shí)段劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)段；
[0033]步驟2:將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀劃分為多個(gè)數(shù)據(jù)域，并將數(shù)據(jù)域分配給現(xiàn)場從站設(shè)備；
[0034]步驟3:結(jié)合劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段和數(shù)據(jù)域，實(shí)現(xiàn)不同需求的現(xiàn)場從站設(shè)備或數(shù)據(jù)的高速傳輸。
[0035]所述步驟I中，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌俾市枨螅跀?shù)據(jù)幀傳輸周期內(nèi)將通信時(shí)段劃分為Ims等時(shí)同步通信時(shí)段、5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段、1ms實(shí)時(shí)通信時(shí)段和非實(shí)時(shí)通信時(shí)段。
[0036]5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段和1ms實(shí)時(shí)通信時(shí)段的時(shí)長可以預(yù)先設(shè)置，然后在數(shù)據(jù)幀傳輸周期內(nèi)均按照預(yù)先設(shè)置的時(shí)長分別進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0037]對于小于Ims的等時(shí)同步通信，采用PROFINET專用的硬件實(shí)現(xiàn)，具備此功能的ASIC具有用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的循環(huán)同步和數(shù)據(jù)間隔控制功能，能夠獲得極高的順序精度控制要求。
[0038]Ims-1Oms之間的數(shù)據(jù)循環(huán)均按照圖2所示的方法劃分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)段；在實(shí)時(shí)通信時(shí)段采用多數(shù)據(jù)聚合機(jī)制，圖2為多數(shù)據(jù)聚合機(jī)制聚合過程。聚合幀中可能包含不同類型的幀，例如數(shù)據(jù)幀和控制幀等，可以減少每個(gè)傳輸幀中的附加信息，同時(shí)減少了所需的應(yīng)答幀的信息，降低了信道負(fù)荷，以此提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0039]5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段內(nèi)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均在PROFINET協(xié)議的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通道中傳輸；通信循環(huán)周期不大于預(yù)設(shè)的5ms ；5ms高實(shí)時(shí)通信時(shí)段的數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)組，現(xiàn)場主站設(shè)備通過周期性的訪問各個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場從站設(shè)備數(shù)據(jù)的刷新，在圖2中，主站設(shè)備和各個(gè)現(xiàn)場從站設(shè)備需建立單獨(dú)的通信通道。
[0040]非實(shí)時(shí)通信時(shí)段內(nèi)，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用用于非苛求時(shí)間數(shù)據(jù)的TCP/UDP和IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0041]所述步驟2中，根據(jù)劃分的數(shù)據(jù)時(shí)段，基于PROFINE