PROFINET實(shí)時(shí)性分析-RT與IRT區(qū)別

1、引言

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其在基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議中，PROFINET作為一種高性能、開放且靈活的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，備受青睞。其中，PROFINET RT（實(shí)時(shí)）和IRT（等時(shí)實(shí)時(shí)）是其針對(duì)不同應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)的兩種關(guān)鍵實(shí)時(shí)通信機(jī)制。本文將詳細(xì)介紹這兩種實(shí)時(shí)技術(shù)的原理及其主要區(qū)別。

2、PROFINET RT（實(shí)時(shí)）

PROFINET RT（Real Time Communication，RT）是一種實(shí)時(shí)通信技術(shù)，它利用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并通過優(yōu)先級(jí)調(diào)度機(jī)制來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能。這里的實(shí)時(shí)性，一般要求循環(huán)周期小于10ms。RT通信模式下，數(shù)據(jù)報(bào)文按照優(yōu)先級(jí)被分配到不同的輸出隊(duì)列中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)這些優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理，確保高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)能夠得到及時(shí)傳輸。這種技術(shù)適用于對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求較高但并非嚴(yán)格同步的應(yīng)用場景，如運(yùn)動(dòng)控制中的非等時(shí)性任務(wù)。

3、PROFINET IRT（等時(shí)實(shí)時(shí)）

相比于RT，PROFINET IRT（Isochronous Real Time Communication，IRT）提供了更為嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性能保障。IRT采用時(shí)間觸發(fā)的通信機(jī)制，即在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定固定的通信周期和精確的時(shí)間間隔，該通信模式下，數(shù)據(jù)的循環(huán)刷新時(shí)間小于1ms。所有參與IRT通信的設(shè)備在同一時(shí)刻發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)小于1μs（微秒）的抖動(dòng)精度。這一特性使得IRT非常適合于需要嚴(yán)格同步的應(yīng)用場合，比如多軸同步運(yùn)動(dòng)控制、高精度測量系統(tǒng)等。

4、PROFINET RT與IRT的區(qū)別

時(shí)間確定性：PROFINET RT提供的是基于優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)性，而IRT則提供嚴(yán)格的時(shí)間確定性服務(wù)，確保數(shù)據(jù)在預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行交換。
應(yīng)用場合：RT主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性有一定要求但無需嚴(yán)格同步的任務(wù)；IRT主要用于對(duì)時(shí)間同步性有極高要求的場景，例如多軸同步運(yùn)動(dòng)控制。
網(wǎng)絡(luò)硬件：IRT網(wǎng)絡(luò)通常需要專用的硬件支持，如具有IRT功能的交換機(jī)，而RT網(wǎng)絡(luò)則可直接運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)上。
抖動(dòng)精度：IRT系統(tǒng)的抖動(dòng)精度遠(yuǎn)高于RT系統(tǒng)，IRT系統(tǒng)抖動(dòng)小于1μs（微秒）。

如圖所示，IRT幀在IRT通道內(nèi)傳輸，標(biāo)準(zhǔn)幀在標(biāo)準(zhǔn)通道內(nèi)傳輸，IRT幀不會(huì)受到標(biāo)準(zhǔn)幀的影響，可以嚴(yán)格按照精確的時(shí)間點(diǎn)發(fā)送。

總結(jié)來說：PROFINET RT與IRT分別滿足了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中不同層級(jí)的實(shí)時(shí)性需求，兩者相輔相成，共同構(gòu)建起高效穩(wěn)定的工業(yè)以太網(wǎng)通信環(huán)境。

審核編輯 黃宇