总线专题：第六讲 PROFINET（上）

通过比较Arcnet网络与以太网在不同网络负荷下的通信响应性能（如图2）所示。

图中横坐标为负载的百分数，纵坐标为响应时间（以对数为刻度）。图中两条曲线，一条为美国Leeds&Northrup公司的令牌网（Arcnet）；另一条为CSMA/CD的以太网。可以看出，当网络负荷低于25%，以太网的响应速度要比Arcnet网要快。如果通过仔细设计，对系统中的网络节点数量和通信流量进行控制，使网络负荷低于10%，则完全可以采用以太网来取代Arcnet网等令牌网。当网络负荷低于5%时，网络上碰撞的概率几乎可以为零。

3）采用全双工通信

所谓全双工通信是相对于单工通信和半双工通信而言的。现就这三种通信方式进行说明。图3就可以说明这三种通信线路的工作方式。

单工通信

单工通信是指所传送的信息始终朝着一个方向，而不进行与此相反方向的传送，如图3（a）所示。设A为发送终端，B为接收终端，数据只能从A传送至B，而不能由B传送至A。单工通信线路一般采用两线制。

‚半双工通信

半双工通信是指信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输，如图3（b）所示。信息可以从A传至B，或从B传至A，所以通信双方均有发送器和接收器。要实现双向通信必须改换信道方向。半双工采用两线制线路，当A站向B站发送信息时，A站将发送器连接在信道上，B站将接收器连接在信道上；而当B站向A站发送信息时，B站则要将接收器从信道上断开，并把发送器接入信道，A站也要相应地将发送器从信道上断开，而把接收器接入信道。这种在一条信道上进行转换，实现A→B与B→A两个方向通信的方式，称为半双工通信。

ƒ全双工通信

全双工通信是指系统能同时进行如图3（c）所示的双向通信。他相当于把两个相反方向的单工通信方式组合在一起。这样就需要4线制。

4）采用交换机（switch）

由于有些搞控制技术的人不熟悉通信技术，因此往往有人将通信方面所使用的switch(交换机)理解或译成为开关或转换开关，或将seitch.technolog(交换技术)理解为切换技术。实际上，通信所用的交换机与控制所用的开关在结构和功能上二者截然不同。二者完全不是一回事。

交换机（switch）在通信网络上相当于一个网桥，因此用若干个交换机可将网络划分为若干网段，以太网交换机由于具有数据存储、转发的功能，使其各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再会发生碰撞；同时交换机还可以对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点之间数据的传输只限在本机网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其它网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。

如果采取了上述措施，即采用了星形网络拓朴结构的交换机和全双工通信以后（见图4）能够有效地避免冲突，满足了实时性和确定型的要求。

从图4中可以看出交换机位于星形的中心，各个现场设备（变速器、执行器等）都与交换机的各端口实现点与点的连接，把传统以太网一次只能为一个用户服务的“独占”的网络结构，转变为一个平行处理系统，为每个用户提供一条交换通道而各不相扰。

2.PROFINET的通信结构模型

PROFINET的通信结构模型见图5。图中左边是ISO的OSI模型，可与右边的PROFINET的模型相对照。PROFINET只应用了OSI的1（物理层），2（链路层），3（网络层），4（传输层）和7（应用层）。图中DCOM为分布式组件对象模型，也是COM的扩展，他通过网络进行通信；RPC为远程程序调用；UDP为用户数据报文协议；TCP为传输控制协议，IP为互联网协议，而RFC则为一种事实上的标准。IEEE为美国电气、电子工程师协会的标准，如IEEE802.3，若为ISO（国标标准化组织）所采纳，往往在其前加上8字和ISO8802.3。