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一文讀懂(dǒng)Profibus、Profinet、Ethernet的(de)區(qū)别

2020-7-23新聞

Ethernet(以太網絡)是大(dà)家很熟悉的(de)一種網絡了(le),由Xerox公司創建并由Xerox、Intel和(hé)DEC公司聯合開發的(de)基帶局域網規範,是當今現有局域網采用(yòng)的(de)最通(tōng)用(yòng)的(de)通(tōng)信協議(yì)标準,包括标準的(de)以太網(10Mbit/s)、快(kuài)速以太網(100Mbit/s)和(hé)10G(10Gbit/s)以太網。



PROFIBUS,是一種國際化(huà)、開放式、不依賴于設備生産商的(de)現場(chǎng)總線标準。PROFIBUS傳送速度可(kě)在 9.6kbaud~12Mbaud範圍内選擇且當總線系統啓動時(shí),所有連接到總線上的(de)裝置應該被設成相同的(de)速度。廣泛适用(yòng)于制造業自動化(huà)、流程工業自動化(huà)和(hé)樓宇、交通(tōng)電力等其他(tā)領域自動化(huà)。PROFIBUS是一種用(yòng)于工廠自動化(huà)車間級監控和(hé)現場(chǎng)設備層數據通(tōng)信與控制的(de)現場(chǎng)總線技術。可(kě)實現現場(chǎng)設備層到車間級監控的(de)分(fēn)散式數字控制和(hé)現場(chǎng)通(tōng)信網絡,從而爲實現工廠綜合自動化(huà)和(hé)現場(chǎng)設備智能化(huà)提供了(le)可(kě)行的(de)解決方案。



PROFINET=PROFIbus+etherNET,把Profibus的(de)主從結構移植到以太網上,所以profinet會有Controller和(hé)Device,他(tā)們的(de)關系可(kě)以簡單的(de)對(duì)應于profibus的(de)Master和(hé)Slave,當然,是有區(qū)别的(de),但這(zhè)樣對(duì)應可(kě)以有助于理(lǐ)解。另外由于profinet是基于以太網的(de),所以可(kě)以有以太網的(de)星型、樹形、總線型等拓撲結構,而profibus隻有總線型。所以profinet就是把profibus的(de)主從結構和(hé)ethernet的(de)拓撲結構相結合的(de)産物(wù),其他(tā)像等時(shí)性等西門子鼓吹的(de)特性其實以太網也(yě)有,隻不過profinet由于有Controller這(zhè)樣的(de)控制單元可(kě)以提高(gāo)等時(shí)性的(de)精度而已。



PROFINET 是一種新的(de)以太網通(tōng)訊系統,是由西門子公司和(hé)Profibus 用(yòng)戶協會開發。 PROFINET 具有多(duō)制造商産品之間的(de)通(tōng)訊能力,自動化(huà)和(hé)工程模式,并針對(duì)分(fēn)布式智能自動化(huà)系統進行了(le)優化(huà)。其應用(yòng)結果能夠大(dà)大(dà)節省配置和(hé)調試費用(yòng)。 PROFINET 系統集成了(le)基于 Profibus 的(de)系統,提供了(le)對(duì)現有系統投資的(de)保護。它也(yě)可(kě)以集成其它現場(chǎng)總線系統。

PROFINET 是一種支持分(fēn)布式自動化(huà)的(de)高(gāo)級通(tōng)訊系統。除了(le)通(tōng)訊功能外,PROFINET 還(hái)包括了(le)分(fēn)布式自動化(huà)概念的(de)規範,這(zhè)是基于制造商無關的(de)對(duì)象和(hé)連接編輯器和(hé) XML 設備描述語言。以太網 TCP/IP 被用(yòng)于智能設備之間時(shí)間要求不嚴格的(de)通(tōng)訊。所有時(shí)間要求嚴格的(de)實時(shí)數據都是通(tōng)過标準的(de) Profibus DP 技術傳輸,數據可(kě)以從Profibus DP 網絡通(tōng)過代理(lǐ)集成到 PROFINET 系統。 PROFINET 是唯一使用(yòng)已有的(de) IT 标準,沒有定義其專用(yòng)工業應用(yòng)協議(yì)的(de)總線。它的(de)對(duì)象模式的(de)是基于微軟公司組件對(duì)象模式 (COM) 技術。對(duì)于網絡上所有分(fēn)布式對(duì)象之間的(de)交互操作,均使用(yòng)微軟公司的(de)DCOM 協議(yì)和(hé)标準 TCP 和(hé) UDP 協議(yì)。


在 PROFINET 概念中,設備和(hé)工廠被分(fēn)成爲技術模塊,每個(gè)模塊包括機械、電子和(hé)應用(yòng)軟件。這(zhè)些組件的(de)應用(yòng)軟件可(kě)使用(yòng)專用(yòng)的(de)編程工具進行開發并下(xià)載到相關的(de)控制器中。這(zhè)些專用(yòng)軟件必須實現 PROFINET 組件軟件接口,能夠将 PROFINET 對(duì)象定義導出爲 XML 語言。 XML 文件用(yòng)于輸入制造商無關的(de) PROFINET 連接編輯器來(lái)生成PROFINET 元件。連接編輯器對(duì)網絡上 PROFINET 元件之間的(de)交換操作進行定義。最終,連接信息通(tōng)過以太網 TCP-IP 下(xià)載到 PROFINET 設備中。

PROFINET(實時(shí)以太網)基于工業以太網,具有很好的(de)實時(shí)性,可(kě)以直接連接現場(chǎng)設備(使用(yòng)PROFINETIO),使用(yòng)組件化(huà)的(de)設計,PROFINET支持分(fēn)布的(de)自動化(huà)控制方式(PROFINET CBA,相當于主站間的(de)通(tōng)訊).



以太網應用(yòng)到工業控制場(chǎng)合後,經過改進使用(yòng)于工業現場(chǎng)的(de)以太網,就成爲工業以太網。如果你曾經使用(yòng)過西門子的(de)網卡CP343-1或CP443-1通(tōng)訊的(de)話(huà),可(kě)能應用(yòng)過ISO或TCP連接等。這(zhè)樣所使用(yòng)的(de)TCP和(hé)ISO就是應用(yòng)在工業以太網上的(de)協議(yì)。

PROFINET同樣是西門子SIMATIC NET中的(de)一個(gè)協議(yì),具體說是衆多(duō)協議(yì)的(de)集合,其中包括PROFINET IO RT, CBA RT, IO IRT等等的(de)實時(shí)協議(yì)。所以說PROFINET和(hé)工業以太網不能比,隻能說PROFINET是工業以太網上運行的(de)實時(shí)協議(yì)而以。不過現在常常稱有些網絡是PROFINET網絡,那是因爲這(zhè)個(gè)網絡上應用(yòng)了(le)PROFINET協議(yì)而已。



PROFINET基于工業以太網,而PROFIBUS基于RS485串行總線,兩者協議(yì)上由于介質不同完全不同,沒有任何關聯。兩者相似的(de)地方都具有很好的(de)實時(shí)性,原因在于都使用(yòng)了(le)精簡的(de)堆棧結構。基于标準以太網的(de)任何開發都可(kě)以直接應用(yòng)在PROFINET網絡中,世界上基于以太網的(de)解決方案的(de)開發者遠(yuǎn)遠(yuǎn)多(duō)于PROFIBUS開發者,所以,有更多(duō)的(de)可(kě)用(yòng)資源去創新技術。

對(duì)于PROFIBUS,數據傳輸的(de)帶寬最大(dà)爲12Mbps,對(duì)于PROFINET,數據傳輸的(de)帶寬爲100Mbps。

對(duì)于PROFIBUS,數據傳輸的(de)方式爲半雙工,對(duì)于PROFINET,數據傳輸的(de)方式爲全雙工。

對(duì)于PROFIBUS,一緻性數據最大(dà)爲32bytes,對(duì)于PROFINET,一緻性數據最大(dà)爲254bytes。

對(duì)于PROFIBUS,用(yòng)戶數據的(de)最大(dà)爲244bytes,對(duì)于PROFINET,用(yòng)戶數據的(de)最大(dà)爲1400bytes。

對(duì)于PROFIBUS,12Mbps的(de)最大(dà)總線長(cháng)度爲100m,對(duì)于PROFINET,設備之間的(de)總線長(cháng)度爲100m。

對(duì)于PROFIBUS,組态和(hé)診斷需要專門的(de)接口模闆,例如CP5512,對(duì)于PROFINET,可(kě)以使用(yòng)标準的(de)以太網網卡。

對(duì)于PROFIBUS,需要特殊的(de)工具進行網絡診斷,對(duì)于PROFINET,使用(yòng)IT相關的(de)工具即可(kě)。

對(duì)于PROFIBUS,總線上的(de)主要故障來(lái)源于總線終端電阻不匹配或者較差的(de)接地,對(duì)于PROFINET,不需要總線終端電阻。