PROFINET-RT-Device-Schnittstelle (X101, X102)
Die PROFINET-Kommunikation erfolgt über die geswitchten Ethernet-Schnittstellen X101 und X102. Die IP-Adressierung bzw. PROFINET-Namensauflösung erfolgt über die DIP-Schalter. Die IP-Adresse kann nicht am Betriebssystem angemeldet werden. Damit sind alle anderen Dienste, außer PROFINET, nicht über diese Schnittstelle möglich.
Abb.4: PROFINET-RT-Device-Schnittstelle (X101, X102).PIN | Signal | Beschreibung |
|---|---|---|
1 | TD + | Transmit + |
2 | TD - | Transmit - |
3 | RD + | Receive + |
4 | connected | reserviert |
5 | ||
6 | RD - | Receive - |
7 | connected | reserviert |
8 |
Gigabit-Switch: Konfiguration und verlustfreie Datenübertragung
Der Embedded-PC CX7293 verfügt über einen integrierten 2-Port-Ethernet-Switch, der Übertragungsraten von 10/100/1000 Mbit/s unterstützt.
Die Baudrate jedes Ports kann über PROFINET fest eingestellt werden. Standardmäßig ist Autonegotiation aktiv. Der Switch verwendet das Cut-Through-Verfahren, um Frames mit minimaler Latenz zu übertragen.
Für optimale Leistung sollten beide Ports mit derselben Baudrate betrieben werden. Bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten passt der Switch automatisch auf das Store-and-Forward-Verfahren an. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Datenrate an die niedrigere Geschwindigkeit anzupassen, um Frame-Verluste zu vermeiden.
1. Beispiel: Unterschiedliche Baudraten mit Datenverlust
- Port 1: 100 Mbit/s
- Port 2: 1000 Mbit/s
Ein an Port 2 angeschlossener Industrie-PC sendet große Datenmengen an einen Industrie-PC, der an Port 1 des Switches angeschlossen ist. Aufgrund unterschiedlicher Portgeschwindigkeiten kann der Switch nicht im Cut-Through-Modus arbeiten und muss die Frames puffern. Die Pufferkapazität (z. B. in der EL6633) reicht jedoch nicht für die anfallende Datenmenge.
Ergebnis: Frames werden verworfen → Wiederholungen durch das Protokoll → erhöhte Netzwerklast → geringere Gesamtleistung.
2. Beispiel: Unterschiedliche Baudraten ohne Probleme
Ein reines PROFINET-Netzwerk ohne weitere Ethernet-Dienste:
- Port 1: PROFINET-Controller mit 100 Mbit/s
- Port 2: PROFINET-Geräte mit 1000 Mbit/s
Da die Daten vom langsameren (100 Mbit/s) auf das schnellere (1000 Mbit/s) Netzwerk-Segment übertragen werden – also vom PROFINET-Controller zu verschiedenen PROFINET-Geräten – entstehen keine Engpässe. Die Netzwerklast wird bereits vom 100-Mbit/s-Segment begrenzt. Beispiel: Eine Auslastung von 25 % bei 100 Mbit/s entspricht nur 2,5 % Auslastung auf der Gigabit-Seite.
Einstellung einer festen Baudrate
Die Baudrate wird über den PROFINET-Controller im Projektierungstool des Herstellers festgelegt. Dafür muss die Funktion „Adjustable MauType“ unterstützt werden; ob dies der Fall ist, sollte beim Hersteller des PROFINET-Controllers geprüft werden.
- Die Einstellung erfordert aktive PROFINET-Kommunikation
- Beim erstmaligen Setzen kann der Link kurzzeitig unterbrochen werden (Neustart des Ethernet-Ports)
- Die Baudrate bleibt nach dem Neustart erhalten
- 10 Mbit/s ist nur per Autonegotiation verfügbar
Empfehlung: Standardeinstellung Autonegotiation beibehalten.
Port 1 (Mbit/s) | Port 2 (Mbit/s) | Übertragungsrichtung | Verfahren | Mögliche Auswirkungen | Empfehlung |
|---|---|---|---|---|---|
100 | 100 | beide Richtungen | Cut-Through | Optimale Leistung, keine Pufferprobleme | OK |
1000 | 1000 | beide Richtungen | Cut-Through | Optimale Leistung, keine Pufferprobleme | OK |
100 *) | 1000 | 100 → 1000 | Store-and-Forward | Keine Engpässe, Last wird vom langsameren Port begrenzt | OK |
1000 | 100 | 1000 → 100 | Store-and-Forward | Pufferüberlauf möglich → Frame-Verluste → höhere Netzwerklast | Geschwindigkeiten angleichen oder Datenrate begrenzen |
10 | beliebig | beide Richtungen | Autonegotiation erforderlich | Sehr geringe Geschwindigkeit, potenzieller Engpass | Nicht empfohlen |
beliebig | 10 | beide Richtungen | Autonegotiation erforderlich | Sehr geringe Geschwindigkeit, potenzieller Engpass | Nicht empfohlen |
*) Der PROFINET Controller ist an Port 1 angeschlossen (ggf. über zusätzliche Switches). Hinweis: Diese Konfiguration gilt nur, wenn ausschließlich PROFINET verwendet wird, keine weiteren Protokolle.