Profinet和Ethernet两者对比

什么是Profinet？

最开始我们就寻求了各位：

Profinet是不是Ethernet？

从字面上看，这两者联系非常密切。通过上两期的介绍，基本了解到了：PROFINET是由PROFIBUS和PROFINET国际组织（PI）创建的工业以太网解决方案。以太网是全球最流行的用于创建网络的通信介质。

我们这期将通过解释以太网Ethernet和PROFINET之间的区别，帮助澄清任何疑问，并将进一步阐述它们在自动化应用中的作用。

ISO模型

基于Ethernet技术的总线，我们基本上都从ISO/OSI参考模型的角度去了解两种之间的联系。该模型通用地描述了用于在网络中传输数据的手段和方法。

如下图所示，每一层都有特定的名称和功能。一些协议使用所有七个层次进行通信，而其他协议则使用它们的部分。

接下来的部分将引用ISO/OSI模型中的通信层来解释以太网和PROFINET的核心原则和机制。

基础知识

首先，我们明确下什么是Ethernet？

IEEE 802.3定义了构成以太网的标准。以太网Ethernet位于ISO/OSI模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层）。以太网帧包括诸如发送者和接收者的MAC地址、虚拟局域网（VLAN）标记以及服务质量（QoS）等信息。

以太网用于在局域网中连接节点。以太网网络中节点之间的物理链路可以是双绞线电缆或光纤电缆。如今，由于其速度、经济性和多功能性，以太网已成为全球最常用的通信介质；它被应用于家庭、企业、工厂和基础设施中。

其次，也要详细了解以太网和工业以太网的区别：

以太网和工业以太网本质上是相同的。唯一的区别在于，工业以太网在更加坚固的硬件上进行以太网数据交互。

例如，基于以太网的通信所使用的电缆在不同应用中可能会有相当大的差异。根据它们的网络特性（即，Cat 5、Cat 6、Cat 7），可以对以太网电缆进行分类。除此之外，它们可以被分类为商用以太网（通常只被称为“以太网”）或工业以太网。在传输线上，以太网和工业以太网是相同的。它们的规格（即，传输速度和带宽）适用于不同类型的电缆。

然而，它们的目标应用不同。 商用以太网硬件并不适合在工业应用中使用。它更适合于标准的消费者环境，如家庭和办公网络。在这些地方，电缆不会暴露在极端的环境条件或过度的压力下。

在工厂地面上，商用以太网电缆容易损坏和断裂。在工业应用中使用商用以太网硬件风险极高，因为硬件故障可能会导致关键信息中断和高昂的成本。工业以太网电缆和硬件是为工业应用而设计的。工业环境的特点是具有挑战性的条件，如极端的温度、湿度、震动和电磁干扰。工业以太网硬件坚固耐用，其布线采用屏蔽和护套进行保护。

最后，什么是Profinet？我们已经详细介绍过了，我们再回顾下：

PROFINET是一种基于工业以太网的解决方案。它是一种通信协议，用于在控制器和设备之间交换数据。控制器可以是可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）或可编程自动化控制器（PAC）。设备可以是输入/输出模块、视觉系统、RFID阅读器、驱动器、过程仪表或其他传感器和执行器。

PROFINET位于ISO/OSI模型的第7层（应用层）。它定义了周期性和非周期性通信，如诊断、功能安全和警报。再次强调，PROFINET基于标准以太网作为其通信介质。在工厂地面上使用以太网带来许多好处，例如：

• 高带宽
• 大消息尺寸
• 灵活的拓扑选项
• 广阔的地址空间

Profinet vs Ethernet

PROFINET和以太网Ethernet是互补的技术，它们在自动化网络中扮演着不同的角色。以太网（第1层和第2层）定义了电线上的信号、如何访问总线以及如何在局域网中发送和接收帧。

PROFINET是一个应用层（第7层）；它允许用户构建网络配置并定义组件之间的数据交换。下图可以清楚的了解两者的关系和不同。

常见问题

1.“PROFINET是...以太网Ethernet吗？”

PROFINET是一个基于以太网的应用。将PROFINET与以太网进行比较，就像比较我们所说的话（内容）和我们使用的电话（载体）——两者都是通信所需的。

2.“PROFINET网络可以使用标准的以太网硬件吗？”

标准的以太网硬件，如商用以太网电缆、连接器和交换机，可以在PROFINET网络中实现。PROFINET不要求使用专门的硬件。然而，不推荐在工业环境中使用商用以太网硬件，因为这些组件并没有为这项任务适当配备。PI强烈建议使用为工厂地面建造的工业级网络组件。这些组件能够在这样具有挑战性的环境中生存，并减少因硬件故障/损坏而导致的昂贵的停机时间和维护风险。

3.“PROFINET和以太网可以使用同一个交换机吗？”

由于PROFINET基于标准未修改的以太网，网络不仅限于PROFINET报文。PROFINET可以与同一网络中的其他基于以太网的协议（例如，MQTT、SNMP、OPC UA、HTTP）共存，并共享网络基础设施，如交换机和布线。在PROFINET应用中的以太网交换机交互所有以太网信息，无论它们的应用是什么。

参考链接：

1. https://us.profinet.com/white-papers/profinet-vs-ethernet-overview-roles-and-implementation/
2. https://automation-networks.com/blog/profinet-vs-ethernet-ip/
3. https://community.fs.com/article/network-efficiency-battle-ethernetip-vs-profinet-in-industrial-communications.html