PROFINET und EtherNet/IP sind derzeit die beliebtesten Industrial Ethernet-Protokolle in automatisierten industriellen Umgebungen. Warum sollte man sich für eines der Protokolle entscheiden? Immerhin bieten beide Echtzeitkommunikation, verwenden die gleiche Ethernet-Technologie und können sogar im selben Netzwerk betrieben werden.
Was ist PROFINET?
Wie PROFIBUS, die klassische Feldbuslösung, die 1989 eingeführt wurde, wurde PROFINET von einem Team namhafter Automatisierungsunternehmen und mehreren deutschen Instituten entwickelt und wird von der PROFIBUS & PROFINET International Group (PI) verwaltet.
PROFINET ist eine Anwendung, die auf Layer 7 (Anwendungsschicht) des OSI-Modells sitzt und Daten über mehrere Kommunikationskanäle liefert. Für nicht zeitkritische Aufgaben wie Konfiguration und Parametrierung kann es TCP/IP- oder UDP/IP-Kommunikation verwenden. Für zeitkritische Aufgaben wie RT, IRT oder TSN wird dies jedoch übersprungen und es wird stattdessen direkt über die Ethernet-Schicht kommuniziert.
PROFINET wurde in den frühen 2000er Jahren als offener Standard eingeführt und ist ein Duplex-System, das mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit läuft. Es sendet I/O-Daten zwischen Controllern und Geräten in Standard-Ethernet-Frames, deren Reihenfolge von einem virtuellen lokalen Netzwerk (VLAN) priorisiert wird. Da diese Frames wenig Overhead haben, ist die Abweichung der Zykluszeit, oder Jitter, niedrig.
Die Identifikation erfolgt hauptsächlich über Gerätenamen, die aus Buchstaben und Zahlen bestehen, und IP-Adressen werden automatisch zugewiesen.
Was ist EtherNet/IP?
EtherNet/IP wurde von ControlNet International (CI) und der Open DeviceNet Vendors Association (ODVA) entwickelt. In den frühen 2000er Jahren eingeführt und heute von ODVA verwaltet, basiert EtherNet/IP auf dem Common Industrial Protocol (CIP).
Wie PROFINET sitzt EtherNet/IP auf der Anwendungsschicht und wird von definierten Standards und umfangreichen Communitys unterstützt. Im Gegensatz zu PROFINET überträgt es Daten über die TCP/IP- und/oder UDP/IP-Schichten in das Netzwerk. Diese Datenpakete werden verpackt und entpackt, und Header und Informationen werden hinzugefügt und gelöscht, während sie durch die Schichten wandern.
EtherNet/IP trägt zwei Arten von Nachrichten: “Implizite” Nachrichten für die Übermittlung von I/O-Daten und “Explizite” Nachrichten für Konfiguration und Diagnose. Implizite Nachrichten werden von voreingestellten Speicherorten über einen UDP-Port in einem festgelegten Intervall an einen Controller gesendet. Explizite Nachrichten werden in Reaktion auf eine spezifische Anforderung für diese Daten über einen TCP-Port an einen Client gesendet.
Die Identifizierung von EtherNet/IP-Geräten erfolgt über IP-Adressen.
Die Ähnlichkeiten zwischen PROFINET und EtherNet/IP
Sowohl PROFINET als auch EtherNet/IP bieten Echtzeitkommunikation und verwenden die gleiche Ethernet-Technologie. Sie können sogar im selben physischen Netzwerk betrieben werden. Hier sind einige weitere Ähnlichkeiten:
- Die Zykluszeiten können für jedes Gerät individuell eingestellt werden.
- Switches werden verwendet, um verschiedene Arten von Topologien zu erstellen.
- Ringtopologien für Redundanz werden unterstützt.
- Die typische Zykluszeit beträgt 10 ms.
- Die typische Baudrate beträgt 100 Mbit/s mit CAT5-, 4-Draht-Verkabelung und RJ45-Verbindungen.
- Sie können neben anderen Ethernet-Geräten im selben Netzwerk arbeiten.
- Die maximale Anzahl von Knoten hängt vom Subnetz der IP-Adressierung ab.
Die Ähnlichkeiten sind zahlreich, denn wie PROFIBUS & PROFINET International (PI) sagt, handelt es sich um “ergänzende Technologien, keine konkurrierenden Technologien”.
Die Unterschiede zwischen PROFINET und EtherNet/IP
Beide Protokolle werden für hochgeschwindige, echtzeit- und deterministische Kommunikation in verschiedenen Arten von automatisierten Umgebungen eingesetzt, darunter Prozessfertigungsanlagen, Verteilungszentren und Flughäfen. Es gibt jedoch wesentliche Unterschiede:
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Akzeptanz in der Industrie: PROFINET ist in Europa beliebter, während EtherNet/IP in den USA bevorzugt wird. In Asien gibt es keinen signifikanten Unterschied in der Beliebtheit.
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Präzision: EtherNet/IP verwendet UDP/IP für den Datenaustausch, während PROFINET seine Daten direkt an einen Ethernet-Frame sendet, wodurch unterschiedliche und schwankende Übertragungsverzögerungszeiten eliminiert werden. Aus diesem Grund hat PROFINET eine präzisere Zykluszeit.
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Komponenten: Wie andere Technologien, die mit ODVA in Verbindung gebracht werden, verwendet Ethernet/IP CIP zur Verwaltung von IO-Daten für die Netzwerkkommunikation. Dadurch kann es Standardhardware verwenden. PROFINET erfordert jedoch möglicherweise Komponenten, die vom Hersteller des Controllers spezifiziert werden.
Ist eines besser als das andere? Nicht wirklich. Ihre Wahl wird genauso wahrscheinlich von Geografie und vorhandenen Systemen bestimmt wie von Kosten und Geschwindigkeit. Aber zumindest wissen Sie jetzt, was sie voneinander unterscheidet.
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