工業以太網EtherNet／IP性能分析

3．1 EtherNet／IP網絡負荷

EtherNet／IP應用十分廣泛，一個典型的SCADA系統如圖2所示，每臺掃描機管理著本地網絡中30臺EtherNet／IP適配器設備，為了減少監控中心的負荷，監控中心只與網絡中所有的適配器進行通信，采用2級采集的方式實現數據交互。

圖2 EtherNet／IP系統圖

EtherNet／IP基于標準的以太網，因此，其網絡負荷的計算方法與以太網的網絡負荷計算方法基本一致。

假設每臺適配器的數據長度都為50 Byte，即50 Byte的輸入數據，50 Byte的輸出數據，掃描機與監控中心交互的數據長度為1 500Byte，即1 500 Byte的輸人數據，1 500 Byte的輸出數據。

掃描機與每臺適配器、監控中心的數據交互周期都為100 ms。通信速率為100 MB。

在EtherNet／IP網絡中，實際數據封裝組成如圖3所示。

圖3 EtherNet／IP數據封裝組成

因此，掃描機與適配器間要傳輸50 Byte的數據，實際在EtherNet／IP網絡中傳輸了128 Byte，即1O24 bit。掃描機與監控中心之間傳輸1 500 Byte的數據，實際EtherNet／IP網絡中傳輸了l 578 Byte，即12 624 bit。

每秒鐘傳送報文所占的時間：

T=CB×CT／V

式中：CB為每個報文比特數；CT為每秒鐘報文數目；V為網絡通信速率。每秒鐘報文數目：

CT=A×B×C

式中：A為每秒鐘傳輸報文的次數；B為數據是單向還是雙向；C為適配器的個數。

首先，計算掃描機與30個適配器之間的數據：

此例中，傳輸周期為100 ms，因此A=10。而掃描機與適配器之間的數據是雙向的，即有輸入和輸出數據，因此B=2。網絡中有30個Adapter設備，因此C=30。

即該網絡中每秒鐘傳送的報文只占用了8．67 ms，網絡負荷率僅為0．867％。

上述只是計算了隱式(周期性)報文的網絡負荷率，因為顯式(非周期)報文只是在需要時偶爾發送一次，對整個網絡的影響很小，可忽略不計。

由此可見，EtherNet／IP網絡完全可以應用于工業環境中。

3．2 EtherNet／IP性能指標

在EtherNet／IP網絡中，評估網絡性能的主要是以下2個指標：①請求包間隔時間(RequestedPacket Interval，RPI)；②每秒鐘所發的包的個數(Packet per Second，PPS)。RPI是數據周期性傳輸的一個再要指標，無論網絡中有多少個節點，源設備都按照用戶指定的RPI周期來向目標設備發送數據。而PPs=1 000÷RPI(ms)。—個設備的總PPS=源設備的總PPS+目標設備的總PPS

根據各設備的性能，設備廠家會制定設備的最小RPI和最大PPS。用戶評估網絡性能時，一個設備的總PPS通常不能超過最大PPS的90％，保留10％的帶寬用于顯式報文的通信。

舉例來說，EtherNet／IP網絡節點，如圖4所示。網絡中有3個EtherNet／IP設備，分別是節點1～3，其網絡最大帶寬是3 000 PPS。