李永生，杜文博

(北京奔驰汽车有限公司，北京 100176)

0 引言

Profinet是国际标准IEC 61784和IEC 61158共同确认的工业以太网技术之一。由于Profinet技术性能满足工业通信的需求，再加上其主要推动者西门子公司在工业自动化市场上的优势地位，Profinet在目前的工业以太网市场上占有较大份额。

与其他工业以太网技术一样，Profinet的技术架构基于IEEE的标准以太网，并在此基础上进行了实时扩展，以满足工业通信所要求的实时性和确定性。

实时性是工业以太网重要的性能。为了验证西门子Profinet的实时性能，国内外众多学者作了研究和测试，积累了许多值得借鉴的案例和数据，但是也存在相当多的错误理解和计算。这些研究的对象集中于西门子Profinet产品中应用广泛、能体现工业以太网接近现场特点的Profinet IO系统。这些研究的方向主要集中于交换机和IO设备连接造成的通信时间延迟。本文的研究方向将不限于此。

本文将从Profinet IO系统的工程应用出发，全面分析Profinet IO系统的实时技术架构，试图揭示影响Profinet IO系统实时性能的因素，并据此尝试探讨未来技术改进的方向。另外，本文还将依据通信和可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的基本原理，对某些西门子未作详尽说明但是与Profinet IO系统实时性能相关的因素作出合理推测。

1 从通信功能方面分析

从通信功能看，衡量Profinet IO实时性能，即其提供的通信服务质量(quality of service,QoS)，有以下两个指标。①响应时间(response time,RT),也称为延迟时间(latency time,LT)。其一般理解为以下过程经过的时间在一个设备应用中生成一个变量，然后通过通信系统将该变量发送给一个伙伴设备，其后可以在该伙伴设备的应用中再次获得该变量。……