Profinet周期幀實例解析.doc

精品文檔PROFINET 過程數(shù)據(jù)報結(jié)構下圖展示了一個 PROFINET 周期性過程數(shù)據(jù)報的一般結(jié)構：此結(jié)構基于使用 VLAN 標簽的第二層以太網(wǎng)幀。當每個 PROFINET IO 設備和 PROFINET IO 控制器發(fā)送 VLAN 域的時候，有可能被中間的網(wǎng)絡交換機移除掉。分析報文的時候這個需要考慮到。C_SDU 域包含需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。帶 VLAN 的以太網(wǎng)幀的最小長度是 64 字節(jié)，如果 C_SDU 域 的長度小于 40 字節(jié)會自動填補。APDU 狀態(tài)域 包含周期計數(shù)和額外的狀態(tài)字節(jié)。C_SDU 由兩種類型的數(shù)據(jù)組成：IO 數(shù)據(jù)對象IOCS 對象每個數(shù)據(jù)項與一個特定的子模塊相連。IO 數(shù)據(jù)對象包括過程數(shù)據(jù)和子模塊的相關 IOPS。IOCS 對象僅僅包含子模塊的 IOCS。一個 C_SDU 常常包含多個對象。在 C_SDU 中的過程數(shù)據(jù)的實際位置已經(jīng)在連接開始的時候的 RPC Connect Service 中被參數(shù)化。在兩個相鄰的項目中可能被插入額外的填充值。數(shù)據(jù)項的結(jié)構由下圖展示。通常 IOPS 和 IOCS 的長度為一字節(jié)。解析示例下面通過一個例子描述整個過程數(shù)據(jù)報的解析過程。解析的幀是一個輸入 IOCR。提取結(jié)構信息第一步要從 RPC Connect Service 中分析出需要的結(jié)構信息。通過 WireShark 很簡單就能完成。下圖展示了 RPC Connect Request 和需要被用來解析一個 Input IOCR 報文的部分。紅色框住的是 Input IOCR 的描述，包含了幀 ID 和在 C_SDU 里面的數(shù)據(jù)項的偏移值。相關的過程數(shù)據(jù)能從黃色框中的 Submodule Requests 提取。開始解析需要創(chuàng)建一個包含所有數(shù)據(jù)項偏移值的列表。這些信息從 IOCR Block Request 中提取。在本例中我們主要關注 Input IOCR。幀中幀 ID 是 0x8000。 Output IOCR 幀 ID 必須從 RPC Connect Response 幀中提取出來，Output IOCR 幀 ID 由設備分配。下圖展示了期望的 Input IOCR 的 IOCR Block Request。根據(jù)上面的信息，我們創(chuàng)建了下表。C SDU OffsetKindApiSlotSubslotLength of DataLength of Item0IO Data00x00010x000117IO Data00x00000x000118IO Data00x00000x800019IO Data00x00000x800120IO Data00x00000x800221IOCS00x00020x0001-現(xiàn)在所有的偏移值都知道了。下一步就是提取各項的大小。這些長度能從 Expected Submodule Blocks 描述的子模塊中提取出來。第一個 Expected Submodule Blocks 由下圖展示：從這些信息中我們能得到 API 0 和 Slot 0 數(shù)據(jù)項的長度。這邊導入指針是為了檢查正確的數(shù)據(jù)描述元素。每個子模塊都能分配一個輸入數(shù)據(jù)描述 Input-Data Description 和一個輸出數(shù)據(jù)描述 Output-Data Description。對于 Input IOCR 來說 Input Data Description 和 IO Data 有關， Output Data Description 和 IOCS 項 有關。Output IOCR 反之亦然。在示例中所有的第一個 Expected Submodule Block 的子模塊有 0 個輸入數(shù)據(jù)，1 字節(jié) IOPS 和 1 字節(jié) IOCS。（IOPS/IOCS 長度通常為 1 字節(jié)。）C SDU OffsetKindApiSlotSubslotLength of DataLength of Item0IO Data00x00010x000117IO Data00x00000x000100 + 118IO Data00x00000x800000 + 119IO Data00x00000x800100 + 120IO Data00x00000x800200 + 121IOCS00x00020x0001-我們用剩下的 Expected Submodule Blocks 信息完善表格：完成的表格:C SDU OffsetKindApiSlotSubslotLength of DataLength of Item0IO Data00x00010x00011616 + 117IO Data00x00000x000100 + 118IO Data00x00000x800000 + 119IO Data00x00000x800100 + 120IO Data00x00000x800200 + 121IOCS00x00020x0001-1這表格包含了一些零數(shù)據(jù)長度的 IO Data。這些 IO Data 對象表明了在 PROFINET 中，一個沒有任何過程數(shù)據(jù)的子模塊都被認為是一個有 0 字節(jié)長度過程數(shù)據(jù)的輸入子模塊 Input Submodule。解析過程數(shù)據(jù)報最后一步是用上文創(chuàng)建的表格解析過程數(shù)據(jù)報。下圖展示了一個 Input IOCR 的特定數(shù)據(jù)報。為了正確的選擇解析不僅 Frame ID 需要加入計算，而且數(shù)據(jù)報的 Mac 地址 也要加入計算，因為在 RT Mode 下同樣的 Frame ID 可能被不同的設備用到。下圖中，幀 106 被選擇用來分析。藍色標記的部分是包含實際過程數(shù)據(jù)的 C_SDU部分（包括填充）?；谖覀兊谋砀窨梢蕴崛〉饺缦聰?shù)據(jù)：C SDU OffsetKindApiSlotSubslotLength of DataLength of ItemDataStatus(IOPS/IOCS)0IO Data00x00010x00011616 + 10x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x10 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x8f 0xff0x8017IO Data00x00000x000100 + 1-0x8018IO Data00x00000x800000 + 1-0x8019IO Data00x00000x800100 + 1-0x8020IO Data00x00000x800200 + 1-0x8021IOCS00x00020x0001-1-0x80狀態(tài)值 0x80 表示相關的過程數(shù)據(jù)對于 IO Data 對象是有效的。對于 IOCS 對象，它表明相關過程數(shù)據(jù)的 “消費者” 在使用這個數(shù)據(jù)。（這個相關的過程數(shù)據(jù)發(fā)送方向相反，因此不是 IOCR 的一部分。換句話說，這個例子中 Slot 0x1 Subslot 0x1 是一個輸入子模塊 Input Submodule， Slot 0x2 Subslot 0x1 是一個輸出子模塊 Output Submodule。）備注PROFINET 過程數(shù)據(jù)交換包括了一些額外的限制，設備必須遵守這些限制來確保適當?shù)臄?shù)據(jù)交換：一些現(xiàn)有的 IO 控制器（例如 S7-300，S7-400）從 RPC Application Ready Request 之后不識別 IOPS 從 “BAD” 到 “GOOD” 的變化。如果遇到這種情況， IO 設備必須返回一個子模塊報警 Submodule Alarm 給控制器。期望的 IO 設備應該延后 RPC Application Ready Request 直到設備提供的 IOPS 和 IOCS 設置為 GOOD。然后再下發(fā) RPC Application Ready Request。如果 IO 設備因為特殊的原因（比如 IO 設備傳輸了不合法的參數(shù)）沒法設置特定子模塊的 IOPS 為 GOOD，設備應該設置子模塊狀態(tài)到 application ready pending，為子模塊增加診斷然后下發(fā) RPC Application Ready Request。RPC Application Ready Request 會包含一個 Module Diff Block 指示該子模塊的問題。一些時候它可能然后又可以設置子模塊的 IOPS 為 GOOD，這個時候應用應該復位子模塊狀態(tài)，移除診斷再返回一個子模塊報警。PROFINET 過程數(shù)據(jù)模型PROFINET 定義了一個生產(chǎn)者消費者模型。過程數(shù)據(jù)由生產(chǎn)者產(chǎn)生由消費者接收。此外一個生產(chǎn)者狀態(tài)和消費者狀態(tài)被交換。觀察角度不同 IO 控制器或者 IO 設備既可以是生產(chǎn)者也可以是消費者。下表試圖更詳細的解釋這種關系。通常，過程數(shù)據(jù)從 IO