[实用新型]一种具有实时性的PROFINET总线接口装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机通信技术以及工业自动化技术，特别涉及一种具有实时性的PROFINET总线接口装置。

背景技术

PROFINET由是由PROFINET & PROFINET International (PI)国际组织推出的开放式工业以太网标准，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。PROFINET具有以下特点：(1) PROFINET 是基于工业以太网；(2) PROFINET 遵循 TCP/IP 和 IT标准；(3) PROFINET 是实时以太网；(3) PROFINET 可以无缝集成现场总线系统。这些特点决定了PROFINET作为一项战略性的技术创新，能为自动化通信领域提供一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFINET）技术，保护现有投资。

根据响应时间的不同，PROFINET支持下列三种通信方式： (1) TCP/IP标准通信；(2) 实时（RT）通信；(3) 同步实时（IRT）通信。其实现方式如图1所示。对于TCP/IP标准通信，PROFINET基于工业以太网技术，使用TCP/IP和IT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100 ms的量级，不过，对于工厂控制级的应用来说，这个响应时间足够。对于传感器和执行器设备之间的数据交换，系统对响应时间的要求更为严格，大概需要5－10ms的响应时间。PROFINET提供了一个优化的、基于以太网第二层的实时通信通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通信栈中的处理时间，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。对于运动控制要求，PROFINET的同步实时（Isochronous Real-Time, IRT）技术可以满足运动控制的高速通信需求，在100个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要小于1μs，以此来保证及时的、确定的响应。

PROFINET虽然兼容标准以太网通信协议，但对于有实时性通信要求的设备而言，接入PROFINET必须支持PROFINET协议对标准以太网的扩展部分，而不是用常规的以太网接口方式即可顺利地接入。因此，传统上对于这部分应用设备的开发者来说，只能遵循开放的PROFINET协议，从底层将PROFINET接口开发纳入到整个应用设备开发中。由于PROFINET协议较为复杂，这种开发方式对一般的应用设备开发者来说难度较大，周期较长。

现有接入技术方案不具有满足PROFINET实时性通信模式的能力，只能要求开发者使用专用芯片或模块，直接从PROFINET底层开发做起，其开发工作需要涉及到PROFINET的具体细节，这样会使开发难度和周期大大增加。例如专利申请号为CN201120090299.6，专利申请日为2011年3月31日，名称为“基于ANYBUS-S模块的PROFINET工业以太网输入输出单元”的实用新型专利，其具体技术方案为：一种基于ANYBUS-S模块的PROFINET工业以太网输入输出单元，包括：PROFINET接口单元，完成对ANYBUS-S的初始化并控制其用于与PROFINET之间进行数据通信；I/O接口单元，通过8255进行单片机I/O口扩展，通过光耦隔离和AD、DA转换电路完成外围数字量和模拟量数据的处理；短路保护与自诊断单元，在I/O接口单元电路中发生短路时，断开电源给予短路保护，并将短路过程中的诊断数据传送给PROFINET接口单元。

上述专利为了实现远程的IO控制功能，就要求开发者使用专用模块ANYBUS-S，然后通过微控制器以及锁存器与专用模块ANYBUS-S通过地址、数据总线来实现数据的交互，而这部分开发工作耗时而又繁琐。同时这种PROFINET接入也不具有实时通信能力。

实用新型内容

为减少开发难度和缩短开发周期，使设备开发者集中于应用设备本身以及应用设备而无需过多关注PROFINET协议细节，现提出不需要开发者使用专用芯片或模块、并且具有实时通信能力的一种具有实时性的PROFINET总线接口装置。

为实现上述技术效果，本实用新型技术方案如下：