一文讀懂Profibus、Profinet、Ethernet的區別

Ethernet(以太網絡)是大家很熟悉的一種網絡了,由Xerox公司創建並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規範,是當今現有局域網採用的最通用的通信協議標準,包括標準的以太網(10Mbit/s)、快速以太網(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太網。

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PROFIBUS,是一種國際化、開放式、不依賴於設備生產商的現場總線標準。PROFIBUS傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud範圍內選擇且當總線系統啟動時,所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用於製造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。PROFIBUS是一種用於工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡,從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。

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PROFINET=PROFIbus+etherNET,把Profibus的主從結構移植到以太網上,所以profinet會有Controller和Device,他們的關係可以簡單的對應於profibus的Master和Slave,當然,是有區別的,但這樣對應可以有助於理解。另外由於profinet是基於以太網的,所以可以有以太網的星型、樹形、總線型等拓撲結構,而profibus只有總線型。所以profinet就是把profibus的主從結構和ethernet的拓撲結構相結合的產物,其他像等時性等西門子鼓吹的特性其實以太網也有,只不過profinet由於有Controller這樣的控制單元可以提高等時性的精度而已。

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PROFINET是一種新的以太網通訊系統,是由西門子公司和Profibus 用戶協會開發。PROFINET 具有多製造商產品之間的通訊能力,自動化和工程模式,並針對分佈式智能自動化系統進行了優化。其應用結果能夠大大節省配置和調試費用。PROFINET系統集成了基於Profibus 的系統,提供了對現有系統投資的保護。它也可以集成其它現場總線系統。

PROFINET是一種支持分佈式自動化的高級通訊系統。除了通訊功能外,PROFINET還包括了分佈式自動化概念的規範,這是基於製造商無關的對象和連接編輯器和XML設備描述語言。以太網TCP/IP被用於智能設備之間時間要求不嚴格的通訊。所有時間要求嚴格的實時數據都是通過標準的Profibus DP技術傳輸,數據可以從Profibus DP網絡通過代理集成到PROFINET系統。PROFINET是唯一使用已有的IT標準,沒有定義其專用工業應用協議的總線。它的對象模式的是基於微軟公司組件對象模式(COM)技術。對於網絡上所有分佈式對象之間的交互操作,均使用微軟公司的DCOM協議和標準TCP和UDP協議。

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在PROFINET概念中,設備和工廠被分成為技術模塊,每個模塊包括機械、電子和應用軟件。這些組件的應用軟件可使用專用的編程工具進行開發並下載到相關的控制器中。這些專用軟件必須實現 PROFINET 組件軟件接口,能夠將PROFINET對象定義導出為XML語言。XML文件用於輸入製造商無關的PROFINET連接編輯器來生成PROFINET元件。連接編輯器對網絡上PROFINET元件之間的交換操作進行定義。最終,連接信息通過以太網TCP-IP下載到PROFINET設備中。

PROFINET(實時以太網)基於工業以太網,具有很好的實時性,可以直接連接現場設備(使用PROFINETIO),使用組件化的設計,PROFINET支持分佈的自動化控制方式(PROFINET CBA,相當於主站間的通訊).

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以太網應用到工業控制場合後,經過改進使用於工業現場的以太網,就成為工業以太網。如果你曾經使用過西門子的網卡CP343-1或CP443-1通訊的話,可能應用過ISO或TCP連接等。這樣所使用的TCP和ISO就是應用在工業以太網上的協議。

PROFINET同樣是西門子SIMATIC NET中的一個協議,具體說是眾多協議的集合,其中包括PROFINET IO RT, CBA RT, IO IRT等等的實時協議。所以說PROFINET和工業以太網不能比,只能說PROFINET是工業以太網上運行的實時協議而以。不過現在常常稱有些網絡是PROFINET網絡,那是因為這個網絡上應用了PROFINET協議而已。

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PROFINET基於工業以太網,而PROFIBUS基於RS485串行總線,兩者協議上由於介質不同完全不同,沒有任何關聯。兩者相似的地方都具有很好的實時性,原因在於都使用了精簡的堆棧結構。基於標準以太網的任何開發都可以直接應用在PROFINET網絡中,世界上基於以太網的解決方案的開發者遠遠多於PROFIBUS開發者,所以,有更多的可用資源去創新技術。

對於PROFIBUS,數據傳輸的帶寬最大為12Mbps,對於PROFINET,數據傳輸的帶寬為100Mbps。

對於PROFIBUS,數據傳輸的方式為半雙工,對於PROFINET,數據傳輸的方式為全雙工。

對於PROFIBUS,一致性數據最大為32bytes,對於PROFINET,一致性數據最大為254bytes。

對於PROFIBUS,用戶數據的最大為244bytes,對於PROFINET,用戶數據的最大為1400bytes。

對於PROFIBUS,12Mbps的最大總線長度為100m,對於PROFINET,設備之間的總線長度為100m。

對於PROFIBUS,組態和診斷需要專門的接口模板,例如CP5512,對於PROFINET,可以使用標準的以太網網卡。

對於PROFIBUS,需要特殊的工具進行網絡診斷,對於PROFINET,使用IT相關的工具即可。

對於PROFIBUS,總線上的主要故障來源於總線終端電阻不匹配或者較差的接地,對於PROFINET,不需要總線終端電阻


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