PROFINET是一種工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)使用的通信協(xié)議，它是一種基于以太網(wǎng)的協(xié)議，允許工業(yè)控制系統(tǒng)和設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行器和其他控制器）之間進(jìn)行通信。PROFINET由PROFIBUS國(guó)際組織開發(fā)，是制造業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的協(xié)議。目前，PROFINET已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的主流通信協(xié)議之一，已廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年，全球已有超過25萬(wàn)個(gè)PROFINET IO節(jié)點(diǎn)和超過500萬(wàn)個(gè)PROFINET IO設(shè)備在使用。PROFINET在各行業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，如制造業(yè)、汽車工業(yè)、食品和飲料工業(yè)、能源和水處理工業(yè)等。

PROFINET的體系結(jié)構(gòu)

PROFINET采用分層體系結(jié)構(gòu)，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層等。PROFINET的物理層采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜和連接器，支持多種傳輸速率和距離。PROFINET的數(shù)據(jù)鏈路層采用PROFINET IO協(xié)議，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理。PROFINET的網(wǎng)絡(luò)層采用TCP/IP協(xié)議，支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由策略。PROFINET的應(yīng)用層采用PROFINET協(xié)議，支持多種設(shè)備和控制器之間的通信和協(xié)作。

PROFINET工作原理

設(shè)備連接和自動(dòng)識(shí)別：PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通過以太網(wǎng)物理層進(jìn)行連接，并且支持自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)配置功能。當(dāng)設(shè)備加入PROFINET網(wǎng)絡(luò)時(shí)，PROFINET控制器可以自動(dòng)識(shí)別新設(shè)備的類型、地址、屬性等信息，并自動(dòng)為其配置IP地址、MAC地址、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等。

通信協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸：PROFINET通信協(xié)議基于以太網(wǎng)技術(shù)，采用TCP/IP協(xié)議棧，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和擴(kuò)展。PROFINET通信協(xié)議支持多種數(shù)據(jù)類型的傳輸，如非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和故障診斷數(shù)據(jù)等。在PROFINET網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸可以通過三種方式實(shí)現(xiàn)：IO數(shù)據(jù)通信、TCP/IP數(shù)據(jù)通信和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。

實(shí)時(shí)通信機(jī)制：PROFINET采用實(shí)時(shí)通信機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)高速、可靠、精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。PROFINET支持兩種實(shí)時(shí)通信機(jī)制，即PROFINET RT和PROFINET IRT。PROFINET RT適用于低延遲、高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，如運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用；PROFINET IRT適用于高精度控制和監(jiān)視應(yīng)用，如溫度控制、流量控制等。實(shí)時(shí)通信機(jī)制可以通過PROFINET IO設(shè)備和PROFINET I/O控制器之間的周期性通信實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和冗余機(jī)制：PROFINET網(wǎng)絡(luò)支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星型、總線型、環(huán)形、樹形等。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以滿足不同的應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)性能要求。同時(shí)，PROFINET還支持冗余機(jī)制，可以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，如設(shè)備冗余、路徑冗余、端口冗余等。

PROFINET作為一種工業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議，具有如下優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

高效性：PROFINET基于以太網(wǎng)技術(shù)，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和擴(kuò)展，因此具有高效性。它支持高速、可靠、精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信，可以滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)通信需求。

靈活性：PROFINET支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括星型、總線型、環(huán)形、樹形等，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求和網(wǎng)絡(luò)性能要求進(jìn)行靈活選擇。同時(shí)，PROFINET還支持多種冗余機(jī)制，如設(shè)備冗余、路徑冗余、端口冗余等，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。

可擴(kuò)展性：PROFINET是一種可擴(kuò)展的通信協(xié)議，可以支持多種不同的設(shè)備和應(yīng)用，如傳感器、執(zhí)行器、機(jī)器人、自動(dòng)化系統(tǒng)等。同時(shí)，它還可以支持多種不同的數(shù)據(jù)類型和協(xié)議，包括非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和故障診斷數(shù)據(jù)等。

易于集成：PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可以通過自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)配置功能實(shí)現(xiàn)快速集成和配置，降低了設(shè)備的安裝和調(diào)試難度，提高了生產(chǎn)效率和工作效率。

缺點(diǎn)：

復(fù)雜性：PROFINET作為一種高級(jí)通信協(xié)議，相對(duì)于其他簡(jiǎn)單的協(xié)議，其學(xué)習(xí)和實(shí)現(xiàn)成本較高。此外，PROFINET網(wǎng)絡(luò)的配置和維護(hù)也需要較高的技能和經(jīng)驗(yàn)，需要專業(yè)的工程師和技術(shù)人員進(jìn)行支持和管理。

成本：PROFINET網(wǎng)絡(luò)需要較高的硬件和軟件成本，包括PROFINET控制器、PROFINET IO設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。同時(shí)，PROFINET的設(shè)備和應(yīng)用也需要進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，需要支付相應(yīng)的費(fèi)用。

安全性：PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信的安全性需要進(jìn)行專門的配置和管理，包括防火墻、數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證等。如果安全措施不到位，PROFINET網(wǎng)絡(luò)可能面臨安全威脅和攻擊。

綜上所述，PROFINET協(xié)議具有高性能、高可靠性、互操作性和可視化等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在配置和維護(hù)的復(fù)雜性、需要專用設(shè)備、安全性問題和部署的限制性等缺點(diǎn)。在使用PROFINET協(xié)議時(shí)，需要綜合考慮其優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適合自己的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際需求。

未來，PROFINET的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：

適應(yīng)工業(yè)4.0的需求：隨著工業(yè)4.0的快速發(fā)展，PROFINET將會(huì)越來越注重設(shè)備之間的互聯(lián)和數(shù)據(jù)的共享，將更加重視互操作性和通用性，提供更加靈活、高效和智能化的解決方案。

加強(qiáng)安全保障：隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全威脅和攻擊也越來越普遍，PROFINET將會(huì)更加注重網(wǎng)絡(luò)通信的安全性，提供更加完善的安全保障措施。

提高實(shí)時(shí)性和性能：PROFINET將繼續(xù)提高實(shí)時(shí)性和性能，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲時(shí)間，以滿足工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和性能的要求。

加強(qiáng)智能化和可視化：PROFINET將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)智能化和可視化功能，提供更加豐富的監(jiān)控、診斷和預(yù)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)的智能化管理和維護(hù)。

擴(kuò)展應(yīng)用范圍：PROFINET將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用范圍，涉及更多的行業(yè)和領(lǐng)域，如醫(yī)療、航空航天、機(jī)器人等。

總之，PROFINET作為一種先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議，將會(huì)在未來繼續(xù)發(fā)揮重要作用，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

profinet協(xié)議分析

Profinet協(xié)議不開放，拿不到協(xié)議文本。
和Profibus還是有區(qū)別的，按照?qǐng)?bào)文類型來分分為兩種，一種是所謂非即時(shí)數(shù)據(jù)，通過TCP/UDP/IP協(xié)議棧來傳遞，一般用于plc與PLC之間或者與組態(tài)軟件之間的對(duì)等通訊；另一種是即時(shí)數(shù)據(jù)，叫做Profinet IO，則直接跳過TCP/UDP/IP，以西門子自有的低層協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，用于I/O數(shù)據(jù)高速交換。

 
其中綠色的部分是Profinet IO協(xié)議棧。
普通的以太網(wǎng)交換機(jī)不能支持Profinet IO協(xié)議，因此組建Profinet網(wǎng)，需要購(gòu)買西門子的以太網(wǎng)交換機(jī)。不過似乎Cisco也有少數(shù)支持Profinet IO的型號(hào)。
工程師是通過工控產(chǎn)品或項(xiàng)目接觸到PROFINET的，產(chǎn)品或項(xiàng)目對(duì)PROFINET的需求屬于標(biāo)準(zhǔn)不同的組成部分，所以往往會(huì)片面的理解PROFINET。就像我最初是從通信的角度理解，所以當(dāng)時(shí)認(rèn)為PROFINET只是一種通信協(xié)議。而碼發(fā)帖的目的就是為了全面、準(zhǔn)確的理解PN，所以這么初級(jí)的問題也不能放過。

PROFINET英文全稱是Process Field Net，是由PROFIBUS國(guó)際組織PI（PROFIBUS International）推出的，是新一代的基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，包含實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、安全、過程控制、IT標(biāo)準(zhǔn)等部分。