PROFINET循環(huán)的實時通信報文基于IEEE802.3，具有4個字節(jié)的VLAN標簽()，該標簽其中的3個位可以表示PROFINET實時數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，參考圖1 PROFINET實時報文。
圖1 PROFINET實時報文
PROFINET循環(huán)的實時數(shù)據(jù)報文具有優(yōu)先級，且用戶優(yōu)先級為6。VLAN標示符VID=0表示報文僅包含優(yōu)先級信息，而不是一個有效地VLAN標識。
報文具有“用戶優(yōu)先級”符合標準，具有如下特點：
支持的交換機會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，標準
通過在OSI 2層給數(shù)據(jù)加入優(yōu)先級以及交換機中的不同隊列分配，實現(xiàn)加速報文轉(zhuǎn)發(fā)。
TCI中包含表示服務種類(Class of Service)的3個位，這樣CoS服務就有8個優(yōu)先級，其中0為最低優(yōu)先級，而7為最高優(yōu)先級。
不同的應用按照不同的方式進行處理
賦予實時應用更高的優(yōu)先級
賦予普通的應用較低的優(yōu)先級
這樣在的支持下，用戶終端主機能請求所提交流量的優(yōu)先等級，網(wǎng)絡設(shè)備則在幀頭上設(shè)置相應的標記予以實施。可以將以太網(wǎng)中的流量分為8個優(yōu)先等級，將時間敏感的視頻/音頻以較高的優(yōu)先級在交換式以太網(wǎng)中傳送，以支持以太網(wǎng)上各類業(yè)務的QoS。參考表1 。
表1
目前，許多以太網(wǎng)交換機都能夠支持多優(yōu)先級業(yè)務的分類處理，即支持，根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的“用戶優(yōu)先級”字段內(nèi)容的不同進行緩存、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等操作。理想情況下，以太網(wǎng)交換機能支持的優(yōu)先級與規(guī)定的優(yōu)先級相同，但實際情況有時并非如此。
西門子的SCALANCE X以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品中，X-00系列具有兩個優(yōu)先級堆棧，高的優(yōu)先級堆棧處理具有用戶優(yōu)先級4，5，6，7的數(shù)據(jù)，低的優(yōu)先級堆棧處理具有用戶優(yōu)先級3，0，1的數(shù)據(jù)。對于SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列所支持的優(yōu)先級與所規(guī)定的優(yōu)先級相同。具有4個優(yōu)先級堆棧，每個堆棧處理不同用戶優(yōu)先等級的數(shù)據(jù)，參考圖2 SCALANCE X交換機優(yōu)先級堆棧。SCALANCE X以太網(wǎng)交換機會根據(jù)數(shù)據(jù)的用戶優(yōu)先級的不同由內(nèi)部不同的優(yōu)先級堆棧來處理。這也表明SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列的產(chǎn)品可以細分用戶優(yōu)先級的數(shù)據(jù)，對于用戶優(yōu)先級6，7由最高優(yōu)先級堆棧處理優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。
圖2 SCALANCE X交換機優(yōu)先級堆棧
SCALANCE X以太網(wǎng)交換機會優(yōu)先對高優(yōu)先級的堆棧中的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。參考圖3 報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則。幀1正在被發(fā)送，表明不會中斷正在發(fā)起的數(shù)據(jù)傳輸。幀2的優(yōu)先級低于幀3，所以優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)幀3。最終端口1的數(shù)據(jù)幀發(fā)送順序為幀1，幀3，幀2。
圖3 報文優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)原則
除此以外，X200系列以上的SCALANCE X交換機不但可以在Step7中作為IO設(shè)備進行組態(tài)，也可以在Step7中實現(xiàn)集成診斷。參考圖4 交換機組態(tài)。
圖4 交換機組態(tài)
在使用SCALANCE X300和SCALANCE X400系列的交換機應用在PROFINET實時應用中，由于這兩種系列的交換機不但支持還支持，即VLAN。那么這兩類以太網(wǎng)交換機則認為VLAN ID=0的幀不帶有VLAN標簽。這意味著PROFINET實時報文(VID=0)在這兩類交換機之中轉(zhuǎn)發(fā)不具有優(yōu)先級，與普通的數(shù)據(jù)一樣，不會被交換機優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。所以在使用這兩類交換機時，需要特別注意，這種情況下，可以使用2種方式來改善：
第一種情況，就是使用SCALANCE X200系列以下的交換機，這樣由于這些系列的交換機不支持，僅支持，所以會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)PROFINET實時數(shù)據(jù)。
第二種情況，如果使用SCALANCE X300/400時，且PROFINET實時數(shù)據(jù)與普通數(shù)據(jù)在一個通道上進行傳輸，需要給PROFINET的數(shù)據(jù)傳輸通道設(shè)置VLAN。例如圖5 組態(tài)舉例。PROFINET IO控制器和IO設(shè)備的PROFINET實時通信與PC1和PC2的普通通訊，例如TCP/IP，共同占用2臺SCALANCE X400之間的通道。由于SCALANCE X400支持，交換機會認為PROFINET 實時數(shù)據(jù)與普通的TCP/IP數(shù)據(jù)的優(yōu)先級一樣，這樣不會優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)PROFINET實時數(shù)據(jù)。
圖5 組態(tài)舉例
其中，PC1和PC2分別連接在各自SCALANCE X400交換機端口P10.1，PROFINET設(shè)備則分別連接在各自SCALANCE X400交換機端口P9.1，交換機之間的連接通過各自的P11.1進行連接。那么設(shè)置PROFINET設(shè)備和PC設(shè)備都屬于VLAN2，兩臺交換機的設(shè)置如下圖6 交換機Web組態(tài)。關(guān)于VLAN的詳細設(shè)置，請參考西門子網(wǎng)站網(wǎng)上課堂《西門子交換機SCALANCE X VLAN組態(tài)》。
圖6 交換機Web組態(tài)
通過設(shè)置VLAN后，PROFINET的實時數(shù)據(jù)的優(yōu)先級會被SCALANCX300/400交換機所識別，這樣PROFINET的實時數(shù)據(jù)被優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，達到實時的目的。
如需了解更多信息：請訪問西門子工業(yè)官網(wǎng)
