PROFIBUS 作为自动化系统现场总线一种已被广泛的应用到工业现场。随着技术的发展 PROFINET 新一代的现场总线也逐步的被应用于工业现场。那么 PROFINET 与 PROFIBUS 究竟有什么不同？这个问题至今困扰着大多数的自动化工程师。我们就此话题展开探讨。希望通过探讨大家更加理解 PROFIBUS 和 PROFINET。

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PROFINET和PROFIBUS是两种不同的现场总线，PROFINET基于工业以太网，而PROFIBUS基于RS485串行总线。我感觉最大的区别有以下几点：

1：PROFINET的传输速度为100M，而PROFIBUS最大才12M。
2：PROFINET不需要终端电阻，而PROFIBUS需要。
3：PROFINET接口既可做控制器又能做IO设备，而PROFIBUS接口只能做主站或者从站。

profinet是我们现在使用的以太网，profibus就相当是以前使用的串口。
网络化的好处：在之前设备的控制要靠的是io模块，例如变频器的启停、故障信息采集要靠数字模块，调速要靠模拟模块，在成本上就需要购买这些模块，施工要铺设大量的电缆，在控制上也不能得到全面的信息，如变频器故障操作人员只是知道有故障存在却不知故障的详细信息，就需要维修人员到现场确认然后再做处理。如果通过以前的总线通信量一是不能太大因为带宽不高，设备太多就不能承受；而且从现场设备到控制器再到操作员要通过很多的不同的网络，对于维护人员就要掌握多种的知识。而以太网呢带宽已经达到了千兆级，整个网络的设备数量的限制越来越小，能够流通的信息量越来越大就可以采集更多的信息，从成本上以前要用到的io模块也就不需要了，控制指令通过网络就可以下达。如果通过网络化高度集成后操作员在电脑前就能掌握整个车间，工厂的情况，对事件的反应更加准确及时。
技术的发展在社会中的体现在生产中也有同样的意义，你想想二三十年之前你要联系亲朋的情况，再与现在比比。

我们先看一下PROFIBUS的传输距离：



从上图可以看到当PROFIBUS 的通信速率为1.5 M 是最远的距离是200米。但需要说明的是一个网段的最长距离是200米。当通信速率设置为12M时一个网段的最长距离是100米。
而PROFINET中的100米是指在通信速率为100M时，两个以太网的节点的最远距离是100米（而不是一个网段），对于PROFINET的设备一般都有两个以太网接口，这两个以太接口实际上是一个两口的交换机。也就是说在无需额外的交换机的情况下，PROFINET可以以线性的方式直接连接。若按100个节点连的话。那么PROFINET的距离可以为９９＊１００＝９９００米。这样看来PROFINET传输距离更长。所以在这里一定要区分是网段的长度还是节点的长度的概念。

PROFIBUS令牌在主站间传递，拿到令牌的主站在指定的时间内轮询从站的数据。时间到达后传递令牌到下一主站。




PROFINET是交换式以太网。可以实现并行的多节点双向数据交换。类似于我们现在的程控电话。多个人可以同时打电话。接在交换机下的每个设备都独享带宽（可以理解为独享总线）。

ProfiBus是BUS，是总线技术。它是从计算机的总线概念发展出来的。由CPU发出地址，指令，数据！任何时候只有一个通讯器件使用总线。所以，才有主站、从站的概念。
为了实现多主站，才有令牌传递技术。握有令牌的主站才具有总线控制权！
ProfiNet是以太网，是IT技术。它是从以太网的概念发展出来的。是多中心、多节点的。它处理的就是IP包（形象比喻：数据是装在信封、包裹里的）。IP包是需要将数据多层“打包”的、接收节点还需要"“解包”。
交换机就是个“本地邮局”！负责本地快递。“外地邮件”则由路由器传递。各个“分公司”可以任何时候向“总部”申请、汇报，总部也可以随时发布“命令”。这里并不存在主站、从站的概念，只有服务器、客户端的概念。就是说，即便没有轮询到那个“分公司”；那个“分公司”也可以报告“这里出问题了”。因为通讯是双向全双工的。
正是因为需要“IP 打包”、“IP解包”因此不像总线那么简单；传输速度不能按100M/1.5M那样计算。实际测量仍然比PB 12M快3-4倍。
说说交换机“本地邮局”，“邮局”既可以为A 总部、公司服务，也可以为B、C总部、公司服务。因此它可以同时为隔离的、独立的多个系统服务。作为每一公司，邮局不会送错信函；各系统可“共享带宽”；如果A 总部、公司业务紧急，需要实时。则需要邮局开辟“专用通道”（买西门子专用的交换机），它保证总部和每一分公司的数据交换在规定时间内！（其他公司的让路）这就是所谓“独享带宽”。否则，普通交换机传输速度取决于“本地邮局”处理“信函、包裹”数量的能力。要是赶上“春运”、那就会很慢。
至于“邮局”采用什么方式（无线？有线？光缆？），作为总部、各分公司是不知道的。
（这里要说明的是：用空运、海运来比喻是不太恰当的。）
在ProfiNet下，IP包是可以路由的。就像快递。每一个站点都要签收，标记后发往下一个站点；直到收件人处。因此，“外地邮件”就慢在各个站点（路由）的处理时间和途径站点数-“阶跃数”；而不是“运输工具的速度”。
但“跨国公司”总是会有的。如果“事无巨细”都由总部来“管”，那需要多繁忙的通讯量？
本来这是PB的DP的概念。在ProfiNet下，就是智能IO。就像许多PID闭环、多轴的配合运动如果都由驱动终端完成。“总部”只给出要求、指标而已。
在PN下A总部是可以按需要同B总部联系“业务”的。也可以指定一个分公司同B总部联系。具体要看它们扮演的是什么“角色”；是客户端？还是服务器？
在PN下，每台装置存在一个处理通讯能力问题；这就是“最大连接数”（最多和多少IP地址连接）。
至于环网，那表示这个“总部”不用“邮局”；只是由总部“通讯员”发信函，由各分公司“传阅”；是自己的执行；不是自己的，传到下一个“分公司”。
至于PRP冗余，则是总部对“分公司”同时发出相同两“信函、包裹”；交到两个不同的“邮局”，“分公司”执行最先收到的，后到的丢弃。以此来保证“总部”命令得到执行。

关于PROFINET通讯的实时性，需要了解PROFINET的协议和工作机制。PROFINET具有RT和IRT两种等级的实时通讯。
1、RT方式时，通讯双方按照STEP7组态的各自恒定的时钟周期（Clock）内，向对方发送一次数据，实现实时数据交换。时钟周期越短，实时性就越强，交换机根据PROFINET数据的QoS来转发数据，保证其实时性。
2、对于IRT方式，通讯双方仍然按照STEP7组态的各自恒定的时钟周期（Clock）内，向对方发送一次数据，实现实时的数据交换。
由于IRT的时钟被同步（Isochronous mode），也就是说在这段时间内，只有IRT的数据才可以进行传输，其它数据，例如：TCP或IT数据或者数据、语音、图像等数据无法在这段时间内进行传输。即IRT采用了带宽预留的方式。
由于没有其它数据与IRT数据争抢带宽，于是保证了IRT数据的实时性。但必需选择IRT的交换机或者支持IRT的设备，例如ET200S PN V6.0。
3、PROFINET通信方式：PROFINET基于工业以太网，与其它某些实时以太网不同，PROFINET允许其它的TCP/IP或IT数据包共同在以太网中传输。但PROFINET网络中必需有一个IO控制器来管理和协调I/O站点的数据包，因此I/O站点的数据由PROFINET IO控制器来掌控数据包的收发时钟（Clock），并经过交换机（例如ET200模块集成的RJ-45双端口）存储转发数据。

1，独占带宽是交换机的概念，与集线器相比，每个端口的带宽都是独立而不是共享。每一家的以太网总线都是CSMA/CD但是由于交换机，这个问题就像除了。
2，普通的RT通信是双向的，双方是平等的，都有可能先发数据给另一方

我们先看一下PROFINET的协议栈：



1、从上图可以看出PROFINET实际上是个协议集包括了非实时部分TCP/IP和实时部分RT机IRT。在实时的部分PROFINET的协议栈对于OSI/ISO的七层通信模型来说只用了第一层与第二层。 也就是第三层IP层没有使用。所以对于实时通信来说不用IP地址。至于不用Mac地址的原因是：一、MAC地址不容易记比较复杂。二、对于一个有多个以太网接口的设备来说需要用多个MAC地址来描述，这样对于工程组态人员来说不是一件容易的事。所以也不用MAC地址。而用设备名方便记忆且可以关联到实际的设备上，这样对于诊断来说更方便。打个比喻来说，你希望得到的信息是1号设备有错误还是“一号灌装机”设备有错误。
2、对于RT的通信来说配置交换机是为了实现诊断的功能，而且诊断的信息是通过实时通道传输的。保证报警的实时响应，根据用户的需求可以配置也可以不配置，差别就是能不能获得交换机的报警信息。



对于IRT来说就必须配置，因为IRT的通信必须知道网络拓扑结构，这样才能实现有调度的实时通信。保证高的精度。IRT通信就类似于我们的地铁运营系统，列车按调度时刻表运行。到达每一站的时间都是确定的。



3、SNMP是简单网络管理协议，它本身就是为了实现网络管理设计的。也就是为了诊断功能。
4、这个是西门子产品的发展历史。最早出现的PROFINET]的控制器是CP卡，而不是CPU。随着用户新的需求，出现了带PROFINET口的CPU。两者从用户的角度来说没有大的区别，都可以完成实时数据的交互。

1、连接的方式是一样，直连和交叉都可以。原因是现在的以太网接口都有自交叉的功能。不关是使用直连线还是交叉线。以太网接口都能智能的实现交叉连接，即发送对接收；接收对发送。

2、CBA 可以和方便的实现多个控制器之间的数据交互。类似于计算机的DCOM的数据通信。不需要关心内部的程序，只关心通信的接口就可以实现数据交互（Word 引用Excel的数据），而S7则需要知道对方的通信参数需自己编写程序实现数据的交互。CBA除了具有非实时的数据通信能力外（像S7）。还具有实时的通信能力。通信的周期可达10ms。这完全取决用户的实际应用是实时还是非实时。CBA都可以实现。

3、西门子SCALANCE交换机不都具有ERTEC芯片。只有名字中带IRT的才集成有ERTEC芯片。但所有的控制器和IO设备都集成了ERTEC芯片。

1、看下图可能很好说明这个问题：



同时有100个device和1个device的情况，带宽都是一样（100M）。
10个端口的交换机和两个端口的交换机都是在百兆网络上，端口的带宽是一样的。

2、controller和device之间的通信关系是平等的，不在像DP是主-从的模型，主站读取从站时从站才能响应。PROFINET的通信模型是 Provider——consumer的模型。两者都同时向对方发送数据。



图中绿色的数据流时，控制器是Provider、设备是consumer；蓝色的数据流时，控制器是Consumer、设备是Provider；此时角色正好相反。两种数据流都是独立的没有关联。所以控制器不再叫作主站；设备也不在叫作从站。他们的地位是平等的。

1、PROFINET的实时的性从本质上由三种技术支撑：一、 优化的协议堆栈（对报文的处理时间缩短），二交换以太网，三、报文中加了优先级。
2、IRT是等时实时，是由专用的ERTEC芯片保证整个IRT链路节点的高精度的时钟同步，在高精度时钟同步的条件下，有调度的数据通信（在IRT的数据被传送时，ERTEC芯片的以太网控制器停止转发任何其它类型数据，也就是常说专用通道）这样保证IRT的数据快速的通过保证了通信的确定性。而同步是应用的角度需保证数据的一致性。同步的前提是需要IRT通信通道的支持。换句话说在IRT上实现同步的这种应用。保证高精度的定位控制。IRT不等同于同步。
3、PROFINET IRT预留带宽不是说通过IRT的优先级完成的。而是通过通专用的硬件以太网控制器来实现的。
4、从报文的优先级来说IRT和RT的优先级是一样的。单IRT是靠专用的硬件预留发送时间。在IRT的数据发送期间停止转发RT的数据。

1、普通的交换是否能实现 PROFINET RT， 就看此交换机支持不支持IEEE802.1q协议。若支持，那么它能够实现 PROFINET RT；反之不行。但此时是有前提的：是在实验的环境下是可以的。在工业的环境下存在着大量的电磁干扰。所以普通的交换机是不能满足工业环境的要求包括环境温度湿度等。
2、PROFINET的概念中，提到VLAN TAG的概念。但要说明的是PROFINET并没有利用此TAG中的VALN的标识位，而是是用了优先级的位标识。所以实际上PROFINET的 VLAN 是0。其他品牌应该也有可以配置Vlan的交换机。
3、CP343支持不支持PROFINET，不是由出现没出现PROFINET线决定的。是通过硬件列表下的属性窗口中的描述来判断其是否支持PROFINET通信，若再描述中提到了RT。说明就是支持的。

1、PROFIBUS比PROFINET应用范围更广，成本更低一些。从事工控这些年，所见所闻的还是PROFIBUS-DP通讯协议应用上更大众化一些，实现起来，成本上更经济一些。但是随着科技的进步，客户对自动化程度要求的不断提高，MES,ERP的逐渐推广和应用，PROFINET应该是大势所趋。
2、通讯速度和总线长度上有所不同；PROFINET支持的速度更快，所用的通讯线长度也更长，具体可以见网友的列表或者西门子官网的资料。而且在长度到达要求的极限但是还想延长的时候，PROFINET用的是交换机，而PROFIBUS用的是中继器。
3、支持的协议有所不同。PROFIBUS是基于RS485通讯的DP总线协议，而PROFINET是基于高速以太网的TCP/IP协议。
4、连接器也不同。PROFINET用的是以太网的水晶头，方便通用，认识的人多。而PROFIBUS是专用DP总线接头，尤其是西门子的产品。安装时，对总线的屏蔽层和终端电阻的使用都有严格的要求，否则就容易通讯故障。
从我个人角度来讲，很是希望 PROFINET 更早一些被大家所认知和使用。这样对整个电气网络的贯通速度上，就是说调试起来，真的很方便。就像在办公室组建个局域网一样，大家都会，其实这一步成功，工程就成功了一半。刚接触 PROFIBUS时，就是调试这个通讯都要好长时间。很高兴在这里和大家探讨和学习，感谢西门子的这个平台！