PROFINET实时性分析-RT与IRT区别

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目前S7-1200PLC仅支持RT通讯，与V90PN连接做位置控制和速度控制均是通过PROFINETRT通讯来实现的；

S7-1500 PLC支持IRT通讯，与V90PN做位置控制和速度控制均可通过PROFINET IRT通讯实现（须使用V90 HSP文件组态，不能使用V90 PN的GSD文件）。

配置PROFINET IRT通信，需要注意当前V90 PN的通信时间最短为2ms：

 

根据响应时间的不同，基本可以分为3种控制方式：

1、TCP/IP，响应时间在100ms左右，可以用来做参数配置、诊断数据和用户发送数据通道；

2、Real-时间RT，响应时间在5~10ms左右，可以用来实现循环高性能数据、事件相关的消息/警告，例如普通工厂自动化；

3、等时-IRT（等时实时同步），响应时间在1ms左右，抖动时间小于1us，可以同步传输用户数据，ERTCE芯片有硬件支持；

 

1、引言

在工业自动化领域，尤其在基于以太网的通信协议中，PROFINET作为一种高性能、开放且灵活的工业以太网标准，备受青睐。其中，PROFINET RT（实时）和IRT（等时实时）是其针对不同应用需求而设计的两种关键实时通信机制。本文将详细介绍这两种实时技术的原理及其主要区别。

2、PROFINET RT（实时）

PROFINET RT（Real Time Communication，RT）是一种实时通信技术，它利用标准以太网进行数据传输，并通过优先级调度机制来实现实时性能。这里的实时性，一般要求循环周期小于10ms。RT通信模式下，数据报文按照优先级被分配到不同的输出队列中，网络设备根据这些优先级进行处理，确保高优先级的数据能够得到及时传输。这种技术适用于对响应时间要求较高但并非严格同步的应用场景，如运动控制中的非等时性任务。

3、PROFINET IRT（等时实时）

相比于RT，PROFINET IRT（Isochronous Real Time Communication，IRT）提供了更为严格的实时性能保障。IRT采用时间触发的通信机制，即在网络中设定固定的通信周期和精确的时间间隔，该通信模式下，数据的循环刷新时间小于1ms。所有参与IRT通信的设备在同一时刻发送或接收数据，从而实现小于1μs（微秒）的抖动精度。这一特性使得IRT非常适合于需要严格同步的应用场合，比如多轴同步运动控制、高精度测量系统等。

4、PROFINET RT与IRT的区别

时间确定性：PROFINET RT提供的是基于优先级的实时性，而IRT则提供严格的时间确定性服务，确保数据在预定的时间点进行交换。
应用场合：RT主要用于对实时性有一定要求但无需严格同步的任务；IRT主要用于对时间同步性有极高要求的场景，例如多轴同步运动控制。
网络硬件：IRT网络通常需要专用的硬件支持，如具有IRT功能的交换机，而RT网络则可直接运行在标准以太网上。
抖动精度：IRT系统的抖动精度远高于RT系统，IRT系统抖动小于1μs（微秒）。

如图所示，IRT帧在IRT通道内传输，标准帧在标准通道内传输，IRT帧不会受到标准帧的影响，可以严格按照精确的时间点发送。

为什么分出两个通道？

为了保证同步实时，需要预留出一个IRT通道，是为实时数据预留了固定循环间隔的时间窗，这样每到固定时间，实时数据总会按照固定的次序插入，并且运行时，IRT通道和标准通道之间是互不干扰的，可以同时存在。

这种标准帧是不能中断IRT周期的，在IRT通道里面，只能发送实时数据，其它数据只能走标准通道；

给IRT通道预留的间隔时间也是固定的，到了时间必须要发送，与周期保持同步。

所以，IRT通讯设备，例如控制器、Field设备、驱动器，它们都有各自的时钟，在IRT通信时，会按照自己的时钟去接收、发送数据；

由于设备都是按照自己的时钟去发送、接收数据的，会造成响应时间抖动的情况，使用IRT，它是同步于总线循环的，这样可以实现低于1微秒的抖动。

总结来说：PROFINET RT与IRT分别满足了工业自动化领域中不同层级的实时性需求，两者相辅相成，共同构建起高效稳定的工业以太网通信环境。