工業以太網一般使用IEEE 802.3中定義的以太網標準。針對自動化系統的網絡節點輔助採用了服務質量（ QOS）機制。PROFINET作為工業以太網之一，它採用了三種不同的方法來實現。這樣既滿足了普通以太網的需求，又滿足了工業系統對不同應用的實時性的要求。如下圖1所示。
圖1、PROFINET使用到的三種協議棧
① 使用了IEEE 802.3以太網標準和TCP/IP，報文結構如圖2所示。大多數的PROFINET通信是通過沒有被修改的以太網和TCP/IP包來完成。這使得可以無限制地把辦公網絡的應用集成到PROFINET網絡中。
圖2、TCP/IP報文結構
② RT的通信不僅使用了帶有優先級的以太網報文幀（如下圖3所示），而且優化掉了OSI協議棧的3層和4層。這樣大大縮短了實時報文在協議棧的處理時間，進一步提高了實時性能。由於沒有TCP/IP的協議棧，所以RT的報文不能路由。
圖3、PROFINET RT報文結構
③ IRT通信是滿足最高的實時要求，特別是針對於等時同步的應用。IRT是基於以太網的擴展協議棧，能夠同步所有的通信夥伴並使用調度機制。IRT通信需要在IRT應用的網絡區域內使用IRT交換機。在IRT域內也可以並行傳輸TCP/IP協議包，如圖4所示。
圖4、PN控制器和PN設備的分片處理機制
以PROFINET RT為例來理解在整個通信的過程中實時性能是如何來保證的。
從通信的終端設備（PN控制器和PN設備）來看，首先採用了優化的協議棧，這一點可以在圖1的 ②看到。這樣一來在終端的設備上數據報文被處理的時間大大的縮短，這是實時性能保證的一個方面。其次是終端設備上採用的分時間段處理機制，這一點可以在圖5看到。這樣保證了在每個通信的循環的週期內終端設備即可以處理RT的實時數據又可以處理TCP或UDP的數據。且在每個循環內優先處理RT的實時數據。這裡需要強調的是每個PN終端設備只對自己的負責，需要發送的數據會按發送循環發送、對於由其他設備發到自己的數據會進行立即接收，且發送和接收是並行處理。
圖5、RT的時間調度機制
從通信的傳輸設備（SCALANCE X交換機）來看，首先採用百兆全雙工的交換網絡，這樣一來每個終端設備的每個端口都是獨享帶寬，且可以雙向不間斷的收發數據。其次是交換機支持802.1P或802.1Q的標準，使得發到交換機網絡的PN的數據幀被優先處理和轉發，如圖6所示。這一點保證了PN在網絡上的快速轉發，也是實時性能保證的另一個方面。
圖6、交換機802.1Q的工作機制
上面介紹的是PN RT的實時性能從機理上如何保證的。而從量化的角度去分析的話，PN RT完全是靠計算來精確保證每個發送循環所能發送的報文及對RT數據的時間的預留。
對於RT來說，在物理層上傳輸的最小報文幀來為88個字節，最大報文幀來為1488個字節。其中包括了12個字節的幀間隔，如下圖7所示。
圖7、RT的報文的長度
百以太網的傳輸速率 ：
每個字節傳輸需要的時間：
最小的RT報文幀需要的傳輸時間 0.08
一個PN控制下帶3個最小報文幀（40個字節的C_SDU）的PN設備，PN 控制器的發送循環為250 ，通信建立後在PN接口上抓報分析PN的通信可以分析出PN數據幀對時間調度的情況，如下圖8所示。
圖8、PN RT的時間調度機制
除了對PROFINET RT和IRT的通信調度的分析外，還對PROFINET的抗干擾性作了大量的研究。在對PROFINET推廣的時候，很多用戶很關心PROFINET是不是和PRROFIBUS一樣，存在抗干擾的性能差的特點。我從理論和實際實驗上驗證了PROFINET的抗干擾性能優於PROFIBUS的抗干擾性能。PROFINET是基於IEEE 802.3的以太網標準。所以對PROFINET的抗干擾分析實質上是對工業以太網的抗干擾分析。
好吧！理論說完了，我們實例講解一下吧！
今天帶來的案例是博途PLC通過PROFINET連接庫卡機器人！
網線連接至控制櫃門上的KLI端口，另一端連接到交換機，PLC也連接到交換機（交換機無型號要求），交換機再連接到電腦。
首先將編程電腦、PLC、KUKA設置成統一網段，因KUKA的底層設置原因，最好不更改機器人IP地址
1：添加新設備 2:導入GSD文件
安裝GSD，並把KUKA設備進行組態
在視圖裡面進行連接
刪除安全模塊、設置地址、設備名稱
設置好以上後（包括PLC地址），接下來就可以編譯下載到PLC。下載完成後PLC會報紅燈，是因為下一級組件存在故障，即還沒有設置機器人端，連接不到下一級組件，所以報錯。也可以使用此方法判斷是否連接成功。
WorkVisual對KUKA進行設置
激活、添加Profinet、DTM選擇Profinet
雙擊Profinet進行設置
進行信號映射
首先生成代碼，再下載到控制器，注意在控制器上做好確認工作
機器人側的信號確認：
機器人側即為映射時的IN(..),PLC側則是在博圖裡對KUKA設備設置時的IO地址
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