我们已经介绍了很多关于工业以太网技术,根据HMS的2023年市场调查看:
其中,市占率最高的便是:EtherNet/IP 和 PROFINET均为18%,我们这期重点来探讨两者的相似和不同之处。
什么是PROFINET
我们已经在前期详细过介绍过PROFINET技术:
Profinet技术全解析(完结篇)
像1989年首次引入的经典现场总线解决方案PROFIBUS一样,PROFINET是由主要自动化公司团队和几个德国研究所开发的,由PROFIBUS & PROFINET国际组织(PI)管理。
PROFINET是一个应用程序,因此它位于OSI模型的第7层(应用层),通过几个通信渠道传递数据。对于非时间关键任务,如配置和参数化,它可以使用TCP/IP或UDP/IP通信。但对于时间关键任务,如RT、IRT或TSN,它跳过这些,直接通过以太网层通信。
PROFINET在2000年代初被引入为开放标准,是一个全双工系统,运行在高速传输速度。它在标准以太网帧之间发送控制器和设备之间的I/O数据,其顺序由虚拟局域网(VLAN)优先级。因为这些帧的开销很小,所以周期时间的偏差,或抖动,很低。
识别主要使用由字母和数字组成的设备名称,IP地址是自动分配的。
什么是EtherNet/IP
EtherNet/IP由ControlNet International(CI)和Open DeviceNet Vendors Association(ODVA)开发。在2000年代初引入,现在由ODVA管理,EtherNet/IP基于通用工业协议(CIP)。详情参考:
EtherNet/IP = Ethernet TCP/IP CIP
像PROFINET一样,EtherNet/IP位于应用层,并得到了定义的标准和广泛社区的支持。与PROFINET不同的是,它通过TCP/IP和/或UDP/IP层将数据传输到网络。这些数据包在通过层时被打包和解包,添加和删除头部和信息。
EtherNet/IP传输两种类型的消息:“隐式”消息用于发送I/O数据,“显式”消息用于配置和诊断。隐式消息从预设的内存位置发送到控制器,通过UDP端口按预定的时间间隔发送。显式消息是响应特定请求发送到客户端的TCP端口。
EtherNet/IP设备的识别是通过IP地址完成的。
相似之处
PROFINET和EtherNet/IP都提供实时通信,都使用相同的以太网技术。
它们甚至可以在同一个物理网络上运行。这里有更多相似之处:
- 每个设备可以单独设置周期时间。
- 交换机用于制作多种类型的拓扑。
- 支持用于冗余的环形拓扑。
- 典型的周期时间是10毫秒。
- 典型的波特率是100Mbit,使用CAT5、4线缆和RJ45连接。
- 它们可以在同一网络中与其他以太网设备一起工作。
- 节点的最大数量取决于IP地址的子网。
相似之处很多,因为正如PROFIBUS & PROFINET国际组织(PI)所说,这些是“互补技术,而不是竞争技术”。
不同之处
这两个协议都用于许多类型的自动化环境中的高速、实时和确定性通信,包括过程制造工厂、分销中心和机场。然而,存在关键差异:
- 行业接受度:PROFINET在欧洲最受欢迎,而EtherNet/IP在美国更受欢迎。在亚洲的受欢迎程度没有显著差异。
- 精度:EtherNet/IP使用UDP/IP进行数据交换,而PROFINET将其数据直接发送到以太网帧,消除了传输延迟时间的差异和波动。因此,PROFINET具有更精确的周期时间。
- 组件:像ODVA相关的其他技术一样,EtherNet/IP使用CIP来管理网络通信的IO数据。这意味着它可以使用现成的硬件。另一方面,PROFINET可能需要由控制器供应商指定的组件。
结论
一个比另一个更好吗?不一定。你的选择可能取决于地理位置和现有系统,就像成本和速度一样。但至少你现在知道它们的区别了。
我们整理网络上资料汇总如下表所示:
具体选择哪种?最大的(但不是唯一的)决定因素可能是地理位置和当前设备。如果您位于北美并且正在使用与罗克韦尔兼容的设备,EtherNet/IP可能最适合您。它的速度以及使用CIP进行互操作的能力使其成为大型和不断增长的网络的理想协议。
另一方面,如果您是欧洲或亚洲的制造商并且正在使用西门子设备,您可能更倾向于使用PROFINET。如果您的操作仍然包含旧的PROFIBUS设备,PROFINET的无缝集成将使您的生活更加轻松。凭借无与伦比的供应商支持和多样性,PROFINET是不同行业中最被接受的协议之一。
参考链接:
- https://www.gridconnect.com/blogs/news/ethernet-ip-vs-profinet-an-engineers-decision-making-guide
- https://www.digikey.com/en/articles/ethernet-ip-versus-profinet
- https://procentec.com/content/profinet-vs-ethernetip-the-similarities-and-differences/