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PROFIBUS,PROFINET，Ethernet三者的区别【工控老鬼】
简单一点说，PROFINET=PROFIbus+etherNET，把Profibus的主从结构移植到以太网上，所以profinet会有Controller和Device，他们的关系可以简单的对应于profibus的Master和Slave，当然，是有区别的，但这样对应可以有助于理解。另外由于profinet是基于以太网的，所以可以有以太网的星型、树形、总线型等拓扑结构，而profibus只有总线型。所以profinet就是把profibus的主从结构和ethernet的拓扑结构相结合的产物，其他像等时性等西门子鼓吹的特性其实以太网也有，只不过profinet由于有Controller这样的控制单元可以提高等时性的精度而已。
PROFINET 是一种新的以太网通讯系统，是由西门子公司和 Profibus 用户协会开发。 PROFINET
具有多制造商产品之间的通讯能力，自动化和工程模式，并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。
PROFINET 系统集成了基于 Profibus 的系统，提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统。
&&& PROFINET
是一种支持分布式自动化的高级通讯系统。除了通讯功能外，PROFINET
还包括了分布式自动化概念的规范，这是基于制造商无关的对象和连接编辑器和 XML 设备描述语言。以太网 TCP/IP
被用于智能设备之间时间要求不严格的通讯。所有时间要求严格的实时数据都是通过标准的 Profibus DP 技术传输，数据可以从
Profibus DP 网络通过代理集成到 PROFINET 系统。 PROFINET 是唯一使用已有的 IT
标准，没有定义其专用工业应用协议的总线。它的对象模式的是基于微软公司组件对象模式 (COM)
技术。对于网络上所有分布式对象之间的交互操作，均使用微软公司的 DCOM 协议和标准 TCP 和 UDP 协议。
在 PROFINET
概念中，设备和工厂被分成为技术模块，每个模块包括机械、电子和应用软件。这些组件的应用软件可使用专用的编程工具进行开发并下载到相关的控制器中。这些专用软件必须实现
PROFINET 组件软件接口，能够将 PROFINET 对象定义导出为 XML 语言。 XML 文件用于输入制造商无关的
PROFINET 连接编辑器来生成 PROFINET 元件。连接编辑器对网络上 PROFINET
元件之间的交换操作进行定义。最终，连接信息通过以太网 TCP-IP 下载到 PROFINET
PROFINET(实时以太网)基于工业以太网,具有很好的实时性,可以直接连接现场设备(使用PROFINET
IO),使用组件化的设计,PROFINET支持分布的自动化控制方式(PROFINET
CBA,相当于主站间的通讯).
以太网应用到工业控制场合后，经过改进使用于工业现场的以太网，就成为工业以太网。如果你曾经使用过西门子的网卡CP343-1或CP443-1通讯的话，可能应用过ISO或TCP连接等。这样所使用的TCP和ISO就是应用在工业以太网上的协议。
PROFINET同样是西门子SIMATIC NET中的一个协议，具体说是众多协议的集合，其中包括PROFINET IO RT, CBA
IRT等等的实时协议。所以说PROFINET和工业以太网不能比，只能说PROFINET是工业以太网上运行的实时协议而以。不过现在常常称有些网络是PROFINET网络，那是因为这个网络上应用了PROFINET协议而已。
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SIEMENS 用于PC/PG的PROFINET接口 PN CBA OPC-Server
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概述 通过OPC 接口访问PROFINET CBA 组件中的变量 使用由PROFINET 工程工具SIMATIC iMAP 和STEP 7 定义的对象和符号。 对现有设备或系统添加PROFINET 功能。由此可与其它通讯协议同时使用，例如用于工业以太网的SOFTNET-S7 S7 通讯。 OPC Scout 作为具有浏览器功能的OPC 客户机，可用于 PROFINET CBA 组件的变量访问。
带有PN CBA OPC 服务器的系统集成 优点 PN CBA OPC 服务器可以全面集成在SIMATIC NET OPC 服务器环境中 支持PROFINET CBA 分布式自动化解决方案 使用由PROFInet 工程工具SIMATIC iMap 和STEP 7 定义的变量和符号 同时使用SOFTNET-S7 和工业以太网以及其它通讯协议（如S7- 通讯）。这就是说，现有的装置可以通过PROFINET 的功能度进行扩展。 这也就意味着，C++、Visual Basic 和.NET 应用程序以及一般 OPC 客户机（例如Microsoft Office）可以通过标准化的OPC 接口从全新PROFINET 理念的一开始就参与进行。 应用 PN CBA OPC 服务器（PROFINET OPC 服务器）是PC 应用程序接口，用于通过以工业太网与PROFINET CBA 部件通讯。 OPC 客户机应用程序可以通过一个标准/ 开放式的多供应商接口，与OPC 服务器进行通讯。 PN CBA OPC 服务器提供以下性能： - 用于具有OPC 功能的应用程序和Windows 应用程序（例如 Microsoft Office）标准化的访问，可以访问PROFINET CBA 组件的接口变量。 - 经过客户机接口（C++、.NET）的高性能数据存取。 - 通过“自动化接口”（VB，.NET）或OPC 数据控制，容易使用（在供货范围内）。 - 因特网通讯可通过OPC XML DA 接口实现。 基于PROFINET 标准该标准支持： - 自动化工程中的组件技术 - 智能设备之间通讯的图形化组态，取代繁锁的编程 - 多供应商、工厂范围内的工程与组态 - 垂直集成，即用户可以使用IT 标准和OPC 接口通过工业以太网访问PROFINET 组件的接口变量。 功能 PN CBA OPC 服务器可以以DCOM 协议的方式通过工业以太网与PROFINET CBA 组件进行通讯。 开放式标准化编址，使用逻辑名用于一个自动化部件或自动控制系统的对象。 可与其它协议进行并行操作，例如： - S7 通讯 - S5 兼容通讯（SEND/RECEIVE） 过程元件与某个应用程序之间的有效的数据移位，以便进行进一步处理： - 同步和异步读写变量 - OPC 服务器监控变量。当发生变化时，向用户发出信息。 - 变量耦合，大量数据可以在短时间内预处理。 在一个OPC 服务器上可同时执行多个客户机 OPC Scout 作为具有浏览器功能的OPC 客户机，可用于PRO- FINET CBA 组件的所有变量访问。 用户接口 “定制接口”用于高性能的C++/.NET 应用 方便地建立Visual Basic 应用程序（或类似）的“自动化接口” XML DA 接口；因此可通过因特网对S7 CPU 进行数据访问。 直接集成到支持COM/DCOM 的Windows 应用程序中的OCX 数据控制。
PN CBA OPC 服务器应用示例 组态 对于PROFINET 的通讯组态，需使用单独的工程工具SIMATIC iMap。该工具可作为选件包随STEP 7 一起提供。 使用SIMATIC iMAP，可以图形化组态PROFINET CBA 部件间的通讯链路。工程工具不仅可以创建互连数据，而且也可以创建用于通过PN CBA OPC 服务器从可视化系统或Office 应用程序访问接口变量的数据。
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第二届全国信息与电子T程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集
新一代工业通信标准——PROF
张锐” 潘泽友“2
(1．西南科技大学信息工程学院，四川绵阳，621000；
2．中国工程物理研究院计算机应用研究所，四川 绵阳，621
摘要 自新一代工业通信标准——予ROFINET面世以来，已在自动化领域引起波澜，并有愈演
愈烈的趋势。本文借鉴西门子公司基于此标准的软硬件，从PROFINET传输协议和应用角度，分析和
阐述了这一基于工业以太网实时自动化体系的工业通信标准．研究分析表明，PROFINET可以覆盖自
动化技术的所有要求，实现控制层级纵向与横向的集成，是一个充满生命力的新一代工业通信标准．
关键词工业通信PRROFINET工业以太网
Abstract：Ithasbeenused forallkindsofindustrialfields。sinceanew ofcriteriafor
generation
industrialcommunication--PROFINETworked
softwareand
out．According
PROFINETof
AQithasbean
theSiemens
analyzedtransport
application．The
canmeetallneedsofautomaticcontrol
system．Everythingpointsbright
fIltureforPROFINEt
words：industrial
communication；PROFINET；industrial
自新一代工业通信标准——_PROFⅨET面世以来，己在自动化领域引起波澜，并有愈演愈烈的
借鉴目前这一领域的领头羊——西门子公司基于此标准的软硬件，分析实现工业控制一网到底革命
的新一代工业通信标准——-PRoF矾ET．是非常必要的。
本文从PROFINET传输协议和应用角度上展开，阐述这一基于工业以太网实时自动化体系的工
业通信标准。
2 PROFINET的传输协议
时(RT)通信和等时同步实时(IRT)通信。
2．1 TOP／IP标准通信
这种通信方式基于工业以太网，使用TCP／IP和rr标准．系统响应时间大概在lOOms的量级，
+作者简介：张锐(1979．1I)，男．内蒙古赤峰市人，硕士研究生，主要从事测控通信技术研究．
第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集
并且不能满足数据访问响应时间确定性的要求．主要用于智能设备之间时间要求不严格的通讯，例
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EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EterCAT名称中的CAT为ControlAutomation
Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。
Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个协议西蒙公司开发
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS
International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化。作为一项战略性的技术创新，为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容和现有的（如）技术，保护现有投资。
PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和。
MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的&“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS&报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域总线或I/O模块的网关服务的。
MODBUS/TCP协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。
　　它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。
鉴于的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础，EthernetPOWERLINK&融合了这两项技术的优点和缺点，即拥有了Ethernet的高速、开放性接口，以及CANopen在工业领域良好的SDO
和PDO 数据定义，在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet&上的CANopen，、使用了Ethernet介质，而则保留了原有的SDO和PDO对象字典的结构
虽然这些工业以太网都是国际标准，但是指的是IEC&61784里的标准，但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准，这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的，只有符合IEEE802.3U标准的，才能与IT和以太网将来的发展相兼容。而不符合IEEE802.3U标准的，基本上可以讲不是以太网，它们都对以太网进行了修改，或者是硬件或者是软件，已经不是以太网了。
各种工业以太网的区别其实主要就是协议的区别，其中最主要的还是应用层协议的区别，我们知道，按照ISO的参考模型，网络被划分为7层。
a.&&&&&Modbus TCP和EtherNet/IP的区别主要是应用层不相同，ModbusTCP的应用层采用Modbus协议，而EtherNet/IP采用CIP协议，这两种工业以太网的数据链路层采用的是CSMA/CD，因此是标准的以太网，另外，这两种工业以太网的网络层和传输层采用TCP/IP协议族。还有一个区别是，Modbus协议中迄今没有协议来完成功能安全、高精度同步和运功控制等，而EtherNet/IP有CIPSafety、CIP
Sync和CIP Motion来完成上述功能，所以才有Schneider加入ODVA，成为ODVA的核心成员来推广EtherNet/IP。由于这两种网络都是标准的TCP/IP以太网，所以所有标准以太网节点都可以接入这两种网络。
b.&&&&&b.&至于EthernetPowerLink(EPL), Ethernet PowerLink就是个怪胎，PowerLink虽然在物理层和数据链路层还是采用标准的以太网，但是它又添加了另一个数据链路层，此EPL数据链路层在结构上为于以太网数据链路层之上。我们知道数据链路层的一个子层的MAC(介质访问)层的作用是[color=#FF0000]决定哪一个节点可以占有总线，也即决定哪个节点一个发送数据[/color]。所以本来由以太网的数据链路层来决定哪一个节点占用总线，现在它被位于它之上的EPL数据链路层给架空了，由这个EPL数据链路层通过软件的方式来决定哪个节点发送数据。所有在这样的一个EPL工业以太网系统中，不能使用交换机，只能使用HUB，所以对100M的网络，EPL总的带宽是小于100m,一盘情况下只有40－50M，而如果采用交换机的工业以太网，它的带宽可以达到大几百M,另外在EPL网络上，所有的节点都要实现EPL数据链路。没有实现EPL数据链路层的节点不能接入此网络。
&c. PROFINET分为原来划分为v1,v2,v3，现在一般称为ProfiNetCBA、ProfiNet
IO和ProfiNet IRT.也就是通过以太网来实现对等通讯、实时控制和运动控制。v1采用TCP/IP协议，采用标准的以太网，而V2和V3不采用tcp/ip协议，这两种都绕过tcp/ip协议，采用另外的网络层和传输层协议，开发ProfiNet采用开发人员人员认为tcp/ip协议增加了数据在网络中的传输延迟，其实这是一种误解，据美国密歇根大学的教授研究后认为数据在TCP/IP中的传输延迟很小，他们研究得出数据在经过TCP,IP栈时延迟只有不到100微秒，如果采用UDP/IP时就更小，同时他们研究也得出数据在不同应用层延时比较大，不同的协议延迟不一样，但是相差不是很大，从200us-800us不等，他们经过实验后认为以太网的基础设施(指交换机、网卡等）和TCP/IP协议并不是影响工业以太网实时性的主要原因，而认为应用层协议才是主要原因。所以密歇根大学的教授认为绕开TCP/IP协议没有丝毫的意义，反而由于缺少了TCP/IP协议，使得设备也就缺少了IT功能，与其它现场总线没有区别。&ProfiNet
V3就更特别了，它不完全采用标准以太网的数据链路层，有一不时间采用以太网的数据链路层(CSMA/CD)，而另外一部分时间采用自己的数据链路层，通过一个高精度的时间来完成。所以ProfiNet
V3也就不是标准的以太网了，也就给Profinet v3带来如下的问题：不能采用标准的交换机、不能采用标准的以太网芯片、与企业网相连可能会出现问题，与标准以太网相连还要特殊的网关、添加和删除一个节点都需要重新组态网络和重新启动网络、至今没有千兆网络，还有最重要的是，当标准以太网以后发展了后，它不能与标准以太网相兼容，不具有将来以太网所应具有的功能。
&d. EtherCat这种工业以太网也很奇怪，它们不使用标准的芯片，一般不使用交换机，软件也不是标准的，对以太网的数据帧进行了一些修改，我们知道一个数据帧只有一个源节点，但是对于EtherCat一个数据可能有多个源节点，即一个数据是由多个节点发送的数据组合而成的。所以对于这样的网络，标准的以太网设备也不能接入这样的网络。
我认为Ethernet/IP和ProfiNet这两种工业以太网都适合各个行业，并不象heidai讲的应用的行业不一样。首先这两种工业以太网都用于传输非实时数据，还可传输实时数据，即可以用于离散控制，也可用于过程控制(当然现在还不能用于本安应用)。其次，这两种工业以太网都可用于网络功能安全传输，Ethernet/IP有CIP&Safety协议，而ProfiNet有Profisafe协议,还有在运动控制方面ProfiNet有&ProfiNet&IRT，而EtherNet/IP则有CIP&Safety,二者都可以用于中高端的运动控制。最后两者都有基于IEEE1588的高精度时钟同步。而Modbus&TCP,EtherCat和PowerLink,都只能完成部分控制任务，如Modbus&TCP一般只作常规IO实时和非实时数据。而EtherCat和PowerLink则更象是为运动控制而开发的，这二者好像没有功能安全、在PLC和DCS控制方面也没有得到大自动化公司的支持，况且这两者又对以太网进行修改，一个在软件，另一个在软件和硬件方面都进行了修改，都不能兼容标准的以太网设备，个人认为这样做得不偿失，为满足运动控制而不能兼容已有的标准的以太网设备而开发的工业以太网并不是以太网，与其说是工业以太网还不如说是另一种现场总线。
&&&我认为工业以太网的竞争将会在Ethernet/IP和ProfiNet间进行，而其它工业以太网都是这两者的陪衬，将会逐渐退出市场。
&&&EtherNet/IP以后将由罗克韦尔自动化、Omron、施耐德和思科公司来推动，而ProfiNet将由业界老大西门子公司带领一些小公司去奋斗，由国内PLC厂商中的老二、老三和老五对老大，不知谁将引导未来。
&其实，工业以太网里还有几个怪胎，举两个例吧：
SynqNet:&丹纳赫主导的，几乎只用在运动控制，而且据说只用在了半导体机械行业（奇怪的是，不才也搞半导体机械很久了，却从来没看到过SynqNet，孤陋寡闻啊）。只用了以太网的硬件，完全和我们平常说的以太网没有任何关系，连MAC层都没有。当然如此运用，速度性能当然好，但未来难说。
Sercos&III:&光纤SercosII的新一代以太网版本，背后推手是博世力士乐，只用在运动控制。也基本上是只用了以太网底层硬件，系统里竟然连switch都不允许用。速度当然快，但只比SercosII快了一倍。估计用了SercosII的用户，谁会去更新到一个没快了多少的新系统啊，还没问世，就已经不被业界看好了。
我个人认为，最后一定是大西洋两岸的两大巨人之间的角力，就像以前的现场总线战争，最后还不是Profibus和DeviceNet，别的都只能当陪衬的角色？
当然，现在大家都在看中国这个大西洋两岸以外的单一最大市场，中国把砝码放在谁这一边，可能会使天平倾斜一点。但最后，肯定两者都会存在的。我个人认为，咱们应该选Ethernet/IP这一边站
&中国用户和制造商应选择Ethernet/IP还是ProfiNet，各人的看法有所不同，不过我认为firstrazor所说的没错，有于ProfiNet采用了专门的芯片、网卡、交换机等以太网基础设施，虽然ProfiNet应用层协议是公开的，但这些芯片却是专用，国内的制造商要想开发符合ProfiNet标准的设备，确要依赖于这些芯片，受制于提供芯片的公司，也就是西门子公司，因此可以将ProfiNet并不是完全开放的。而相反，Ethernet/IP不论是在软件还是硬件上都是标准和开放的，国内的工业以太网制造商还是选择EtherNet/IP为好，至于最终用户的选择，当然是从可靠性、价格、兼容性和可替换性方面考虑，可靠性方面，二者没有明显区别，在其它方面Ethernet/IP具有明显的优势
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