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Industrial Ethernet: Profinet auch für embedded Systeme

Fortsetzung des Artikels von Teil 5.

Die Echtzeit-Klassen

Profinet erlaubt die Kommunikation von Anwendungsdaten entweder direkt über Standard-Ethernet-Frames oder über UDP/IP, je nach benötigten Echtzeit-Anforderungen. Um diese Anforderungen zu klassifizieren, hat die Profibus-Nutzerorganisation vier verschiedene Realtime-Klassen definiert:

RT_Class_1: Innerhalb eines Subnetzes erfolgt eine unsynchronisierte RT-Kommunikation auf Basis von Ethernet-Frames. Diese Kommunikation ist zwingend in ein Gerät zu implementieren. Daten sind innerhalb eines vom IO-Controller vorgegebenen Zeitrasters zu senden.

RT_Class_2: Geräte, die RT_Class_2 unterstützen, erlauben die synchronisierte oder unsynchronisierte RT-Kommunikation über Ethernet-Frames. Bei der synchronisierten Kommunikation legt der IO-Controller den Beginn des Buszyklus für die IO-Devices fest. Dies führt zu einem vorhersagbaren Worst-Case-Szenario für die Verzögerung der Übertragung von Frames auf dem Weg vom IO-Device zum IO-Controller. Die Synchronisation der Zyklen wird über das Precision Clock Transport Protocol (PTCP) realisiert.

RT_Class_3: Diese Klasse erweitert die synchrone Datenübertragung, indem es das Scheduling der Sendezeiten für alle Teilnehmer im Netz festlegt. Jeder Teilnehmer im Netzwerk bekommt dazu eine definierte Sendezeit vom IO-Controller zugewiesen. Zusätzlich stellen alle Vermittlungsknoten im Netz (Switches) sicher, dass zum Zeitpunkt der Übertragung die jeweiligen Übertragungswege frei sind. Durch die Umgehung des CDMA-Verfahrens von Ethernet wird eine praktisch verzögerungsfreie Übertragung von IO-Daten im Netzwerk erreicht. Diese Klasse stellt besondere Anforderungen an die Hardware und ist nicht mit Standard-Ethernet-Controllern realisierbar.

RT_Class_UDP: Hierbei werden Daten zwischen verschiedenen Subnetzen auf Basis von UDP-Datenpaketen übertragen.