PROFINET или Modbus TCP, что выбрать.

Часто, когда мы разговариваем с клиентами, они спрашивают, как PROFINET сравнивается с другими сетевыми протоколами. В этой статье мы объясним, как PROFINET и Modbus TCP сравниваются друг с другом, чтобы помочь вам понять различия между ними. В конце сравнения мы покажем таблицу, в которой выделены основные моменты для быстрого ознакомления.

Скорость и детерминизм
Когда речь заходит о сравнении скорости и детерминизма, PROFINET является очевидным победителем. PROFINET использует Ethernet для обмена данными в реальном времени с моделью поставщика/потребителя, в то время как Modbus использует TCP/IP с моделью клиент/сервер. Вы можете спросить, что в этом особенного? Одним из них является тот факт, что Modbus TCP использует полудуплексную связь на 4 уровне модели OSI, в то время как PROFINET использует полнодуплексную связь на 2 уровне. Полудуплексная коммуникация представляет собой тип запроса/ответа или ‘опроса’, который делает коммуникацию медленной и трудоемкой. Клиент должен сначала отправить запрос на сервер, а затем сервер отвечает на этот запрос для каждой транзакции. Кроме того, Modbus TCP упаковывает свои данные ввода-вывода и обертывает их внутри TCP/IP сообщения, что увеличивает время передачи. С PROFINET IO полнодуплексный, каждое устройство посылает свои данные самостоятельно, не дожидаясь партнера, тем самым используя преимущества стандарта Ethernet. Данные обрабатывается каждым устройством, являющимся их поставщиком и одновременно потребителем, контроллер посылает выходные данные, а устройства посылают входные данные.

Скорость также довольно быстрая с PROFINET, так как типичные устройства ввода-вывода могут работать в течение 1 мс с минимальным временем цикла от стандарта 31.25uS с самыми быстрыми устройствами управления движением. Во время тестирования эта скорость контролируется и не может отклоняться за пределами допустимых допусков. (например: на 10% больше выделенного времени) В Modbus TCP нет заданного коэффициента производительности, а также нет заданного времени для этого процесса и механизмов квитирования.

Применение PROFINET, Modbus TCP
Когда дело доходит до сферы применения, PROFINET может работать для приложений управления фабрикой, процессом и движением одновременно от самого простого, к самому сложному. Modbus TCP обычно используется с технологическими приложениями, потому что время не является критическим, но вы должны быть более внимательны при планировании автоматизации производства. Кроме того, он не поддерживает высокоскоростное управление движением.

Программируемый против конфигурируемых коммуникаций
Modbus TCP — это запрограммированная связь, которая должна быть установлена в коде ПЛК (программируемый логический контроллер) с помощью функции программирования блока или инструмента. PROFINET — это сконфигурированная связь и только в особых случаях требуется программирование кода (например, изохронное управление движением). Каждый производитель PROFINET предоставляет общее описание станционного устройства (GSD), которое используется для ввода в устройство с целью его конфигурирования в инженерном средстве. Это значительно облегчает настройку, чем написание специального ПЛК-кода или блоков настройки только для связи.

Представление данных
Modbus имеет два типа данных для представления данных: катушка (бит) или регистр (слово). PROFINET имеет множество форм представления данных, включая биты, байты, слова, двойные слова, вещественные числа, строки и многое другое. С помощью PROFINET производитель описывает данные в GSD-файле своего устройства, и это отображается в памяти контроллера для доступа в пользовательской прикладной программе.

Диагностика устройства
Диагностика устройств имеет решающее значение, так как помогает быстро решить проблемы автоматизации. Modbus TCP не имеет диагностики устройств, он поддерживает только некоторые ошибки обработки сообщений, такие как таймаут связи по протоколу (ошибка передачи сообщения, устройство занято и т.д.). PROFINET обладает множеством диагностических возможностей, встроенных в протокол для устранения ошибок процесса, устройств или сети. Кроме того, многие устройства PROFINET поддерживают протоколы SNMP (Simple Network Management Protocol) и HTTP (Web-страницы). Это позволяет проводить дальнейшую диагностику сетевой статистики (загрузка сети, CRC-ошибки и т.д.). Наконец, PROFINET указывает на использование LLDP (Link Layer Discovery Protocol) для дальнейшей диагностики сети, такой сетевой топологии. Все это в совокупности значительно упрощает и ускоряет поиск и устранение неисправностей в сети PROFINET.

PROFINET — широкие возможности.
PROFINET имеет гораздо больше функций, чем Modbus, таких как профиль автоматизации процесса, peer to peer, функциональная безопасность (PROFIsafe), резервирование контроллера, общее устройство, быстрый запуск, сеть и т.д. Эти функции расширяют возможности применения и повышают перспективность системы. Кроме того, PROFINET работает над достижением будущих целей, таких как простая интеграция с Industry 4.0, IIoT, TSN, APL и OPC UA. С другой стороны, организация Modbus из соображений простоты держит Modbus TCP таким, какой он есть.

Тестирование соответствия PROFINET
Устройства PROFINET в обязательном порядке должны быть сертифицированы лабораторией, уполномоченной PROFINET International (PI). Поэтому все устройства соответствуют стандартным функциям PROFINET и могут легко взаимодействовать в полевых условиях. С помощью Modbus TCP сертификация может быть самосертифицирована или устройство может быть опционально отправлено в лабораторию. Область применения

Поддержка протокола PROFINET
PROFINET не только поддерживается по всему миру на многих языках сертифицированными учебными центрами PI, тестовыми лабораториями и центрами компетенции, но и насчитывает более 1600 компаний-членов, использующих PROFINET и поддерживающих эту технологию. С Modbus, есть 90 членов с основным спонсором Шнайдер, 1 тестовая лаборатория, и нулевые учебные центры. В число основных сторонников PROFINET входят компании Emerson, Siemens, Phoenix Contact и многие другие. Кроме того, по состоянию на 2019 год на рынке уже присутствует более 60 миллионов узлов PROFIBUS и более 32 миллионов узлов PROFINET.

PROFINET и Modbus
При необходимости имеются шлюзы для связи между PROFINET и Modbus TCP-устройством или контроллером. Есть несколько производителей, которые предлагают эти решения, и большинство из них облегчили сопоставление данных между двумя системами.