工业以太网EtherNet／IP性能分析

3．1 EtherNet／IP网络负荷

EtherNet／IP应用十分广泛，一个典型的SCADA系统如图2所示，每台扫描机管理着本地网络中30台EtherNet／IP适配器设备，为了减少监控中心的负荷，监控中心只与网络中所有的适配器进行通信，采用2级采集的方式实现数据交互。

图2 EtherNet／IP系统图

EtherNet／IP基于标准的以太网，因此，其网络负荷的计算方法与以太网的网络负荷计算方法基本一致。

假设每台适配器的数据长度都为50 Byte，即50 Byte的输入数据，50 Byte的输出数据，扫描机与监控中心交互的数据长度为1 500Byte，即1 500 Byte的输人数据，1 500 Byte的输出数据。

扫描机与每台适配器、监控中心的数据交互周期都为100 ms。通信速率为100 MB。

在EtherNet／IP网络中，实际数据封装组成如图3所示。

图3 EtherNet／IP数据封装组成

因此，扫描机与适配器间要传输50 Byte的数据，实际在EtherNet／IP网络中传输了128 Byte，即1O24 bit。扫描机与监控中心之间传输1 500 Byte的数据，实际EtherNet／IP网络中传输了l 578 Byte，即12 624 bit。

每秒钟传送报文所占的时间：

T=CB×CT／V

式中：CB为每个报文比特数；CT为每秒钟报文数目；V为网络通信速率。每秒钟报文数目：

CT=A×B×C

式中：A为每秒钟传输报文的次数；B为数据是单向还是双向；C为适配器的个数。

首先，计算扫描机与30个适配器之间的数据：

此例中，传输周期为100 ms，因此A=10。而扫描机与适配器之间的数据是双向的，即有输入和输出数据，因此B=2。网络中有30个Adapter设备，因此C=30。

即该网络中每秒钟传送的报文只占用了8．67 ms，网络负荷率仅为0．867％。

上述只是计算了隐式(周期性)报文的网络负荷率，因为显式(非周期)报文只是在需要时偶尔发送一次，对整个网络的影响很小，可忽略不计。

由此可见，EtherNet／IP网络完全可以应用于工业环境中。

3．2 EtherNet／IP性能指标

在EtherNet／IP网络中，评估网络性能的主要是以下2个指标：①请求包间隔时间(RequestedPacket Interval，RPI)；②每秒钟所发的包的个数(Packet per Second，PPS)。RPI是数据周期性传输的一个再要指标，无论网络中有多少个节点，源设备都按照用户指定的RPI周期来向目标设备发送数据。而PPs=1 000÷RPI(ms)。—个设备的总PPS=源设备的总PPS+目标设备的总PPS

根据各设备的性能，设备厂家会制定设备的最小RPI和最大PPS。用户评估网络性能时，一个设备的总PPS通常不能超过最大PPS的90％，保留10％的带宽用于显式报文的通信。

举例来说，EtherNet／IP网络节点，如图4所示。网络中有3个EtherNet／IP设备，分别是节点1～3，其网络最大带宽是3 000 PPS。