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当采用I/O地址和TCP及UDP连接进行并行以太网数据交换时,在配置时应该注意什么?
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配置注意事项:
PROFINET 通信的一种方式是通过I/O地址进行数据交换。这种通信方式在原则上允许通过UDP和TCP连接并行通信。在STEP7的组态可以确保当通过I/O地址进行数据交换所占用工业以太网网络带宽不超过50%。S7-300和S7-400以及PC站的工业以太网通信处理器支持通过UDP和TCP连接的通信。例如,任何TCP和UDP消息可以通过S7-300和S7-400的工业以太网通信处理器和通信块FC5/50 "AG_SEND/AG_LSEND" 和 FC6/60 "AG_RCV/AG_LRCV"发送。一个单独的节点(单播MAC地址)或者节点组(多播MAC地址)可以被编址为目标地址。可以仅用S7-300和S7-400的工业以太网通信处理器通过UDP的多播方式。如果UDP消息被发送给一组节点,那么发送端和接收端必须组态为多播消息接收方式。
当发送端和接收端进行多播消息传送时,通过I/O地址进行数据交换会发生如下相互作用:
交互方式:
工业以太网交换机将按照下面的方式传输消息 :
- 直通
- 存储转发
这一般要依靠工业以太网交换机来实现。 所有基于ERTEC的设备(例如,SCALANCE X 200IRT, CP443-1, ET200 I/O)使用直通方式。在这种情况下,多播消息通过直通方式进行转发。
如果一个广播或者多播消息被模块本地接收,工业以太网交换机将会存储并进行转发。 这会导致延迟下一个消息的传输,延迟时间取决消息的长度。
下表显示在100Mbit波特率下的延迟时间。
消息长度 | 方式 | 延迟时间 |
64 bytes | 直通 | 7µsec |
1518 bytes | 直通 | 7µsec |
64 bytes | 存储转发 | 7µsec |
1518 bytes | 存储转发 | 123µsec |
从直通到存储转换方式的转换会导致多播消息的吞吐时间在7µsec 和 123µsec之间。
通过组态的发送时钟(例如,1msec)来循环运行I/O地址的通信。通信由看门狗因子监视(典型值 3*发送时钟)。如果消息传输延迟到这个时间,会发出一个通信失败信号。
配置举例
- 通过I/O地址的数据交换循环时间: 250µsec。
- 看门狗因子:3
- 所有CPU通过CP443-1采用多播消息方式。
- 通过UDP连接传输1518字节的多播消息。
图. 01: 配置举例
每次交换中,通过I/O地址进行数据交换传送多播消息到ET200M的延迟时间为120µsec 。10个设备的总延迟时间是1.2msec。ET200M监视I/O地址进行数据交换的时间为740µs。
- 在STEP7中增加通过I/O地址进行数据交换的循环时间。
- 在STEP7中增加看门狗因子。
- 在STEP7中使用reduction ratio。
- 确保多播消息的数据长度<100 byte。
- 通过UDP连接进行主播消息方式传送的结构化接线能减小冲突或者不通过I/O地址进行数据交换。为此,使用可选的端口或者独立的交换机。
图. 02: 优化配置
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