Profinet与Profibus两种总线技术应用分析

杜正峰

(重庆烟草工业有限责任公司 重庆卷烟厂，重庆 400061)

Profibus是过程现场总线(Process Fieldbus)的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。目前，它在离散制造业、过程自动化领域、驱动技术领域中占有主导地位，全世界的profibus设备节点数已经达到2000万，成为全球最有影响力的现场总线技术之一［1］;而 profinet是由profibus国际组织在profibus的基础上提出的基于实时以太网技术的新型自动化总线标准，将工厂自动化和企业信息管理层IT技术有机地融为一体，同时又完全保留了profibus现有的开放性。目前两种总线技术在烟草行业得到了全面的推广和使用，但是，两者在很多方面具有其有各自的特点及其应用范围。

一、通信结构

1.Profibus

Profibus由三个兼容部分组成:即 Profibus-DP(Decentralized Periphery)、Profibus-PA(Process Automation)、Profibus-FMS(Fieldbus Message Specification)。

(1)Profibus-DP:是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O的快速通信和循环数据交换，使用Profibus-DP可取代24VDC或4～20 mA信号传输。

(2)Profibus-PA:专为过程自动化设计，用于本质安全系统的过程自动化中，可使传感器和执行机构联在一根总线上，实际应用中多通过DP/PA耦合器与Profibus-DP总线融合使用。

(3)Profibus-FMS:用于车间级监控网络，是一个令牌结构，实时多主网络，常用于可编程控制器和现场设备之间的数据通信。

其中，Profibus-DP与Profibus-PA广泛应用于烟草行业制丝线、卷包辅联系统、物流系统、高架库系统等控制系统。

2.Profinet

Profinet的通信根据响应时间的不同，分为三种通信方式:TCP/IP标准通信，实时(RT)通信和同步实时(IRT)通信。

(1)TCP/IP只提供基础通信，用于以太网是通过面向连接和安全的传输通道在本地和分布式网络中进行数据交换。

(2)实时(RT)通信是一个优化的、基于以太网第二层(Layer 2)的实时通信通道，通过该实时通道极大地减少了数据在通信站中的处理时间。

(3)同步实时(IRT)通信可以满足运动控制的告诉通信需求，以此来保证及时的、确定的响应。

图1和图2分别是两种总线的通信结构模型。

图1 Profibus的通信模型

图2 Profinet的通信模型

二、通信介质和通讯速率

网络传输介质是网络中连接收发双方的物理通道，也是通信中实际传送信息的载体。常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、无线介质等。

对于profibus和Profinet两者都可以运用铜和光纤作为通信介质，但对于Profinet，无线(WLAN)可用于额外的介质。两种总线通讯传输速率对比如表1。

表1 两种总线通讯对比

三、使用与运行

Profibus和Profinet两者在传输介质上完全不同，没有任何的关系;同时对于 Profibus，其引导轴必须在 DP主站中运行，而Profinet则可以运行在任意的 Simotion中;而在组态和诊断两个方面，Profibus需要专有的接口模块，特殊的工具进行组态和网络诊断，而 Profinet可以使用标准的以太网卡，使用相关的IT工具即可等。所以，Profinet较Profibus有很多的优点，但同时它们也有相同点，它们都有很好的实时性，都实用了很精简的堆栈结构。

Profibus和Profinet不仅在以上几个方面不同，而且在其他许多方面也有很大的区别:

(1)Profibus总线上一般只有一个主站系统，多主站系统会导致DP的循环周期过长，而任意数量的控制器都可以在Profinet上运行，且不会影响I/O的响应时间。

(2)Profibus总线上的故障主要来源于总线终端电阻不匹配、较差的网络接地，而Profinet则不需要终端电阻。

(3)Profibus不能准确及时确定设备的网络位置，而Profinet可以通过网络拓扑信息准确确定设备的网络位置。

四、烟草行业应用状况分析

综合比较两种总线的通信性能，从上面通信结构对比图、通讯对比表、使用与运行对比中可以看出:Profinet的通信性能比profibus更为全面，适用的范围更广，且Profinet不仅包含了profibus的全部优点，同时其本身也有其独特的特性，总的来说相对Profibus，Profinet的应用范围更为广泛，而且其应用的前景也很光明。

Profibus的应用范围非常的广泛，它可以应用于烟草行业加工制造过程和烟草行业辅助系统中，且在烟草行业众多的总线中应用的范围处于前列;而在其基础上发展而来的Profinet的应用范围更为广泛，Profinet不仅可以应用于分布式智能控制系统，而且还逐渐进入过程自动化领域。Profinet从2008年起逐步在烟草行业得到了推广和使用，目前已经在烟草行业内多个领域和现场应用且都取得了比较好的效果，大幅度提升了控制系统的安全性和稳定性，为推动烟草行业技术装备水平的提升做出了积极的贡献。

五、结束语

通过对两种总线技术的比较，发现Profinet有很多Profibus不具备的特点，同时几乎拥有Profibus的全部特点。工业的快速发展和新技术的不断涌现，对工业控制提出了更高的要求，这也为Profinet的发展创造了条件。由于基于标准以太网的任何开发都可以直接应用在Profinet网络中，同时由于世界上基于以太网解决方案的开发者远远多于Profibus开发者，所以有更多的可用资源去创新Profinet技术，使得其更具有无限的发展潜力。虽然目前Profibus的应用较多，随着工业发展高新技术的应用要求的提高与时间的推移，最终Profinet一定会取代Profibus的地位。

［1］王同胜.网络与通信［M］.北京:机械工业出版社，2000:85－124.

［2］陈先锋.西门子全集成自动化技术综合教程［M］.北京:人民邮电出版社，2011.

［3］谢昊飞，李勇.网络控制技术［M］.北京:机械工业出版社，2009.