PROFINET over Ethernet-APL 控制系统（2）——PROFINET与工业以太网、以太网

剑指工控星期四, 04/24/2025 - 09:25 发表

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PROFINET over Ethernet-APL 控制系统

以太网是一种局域网规范，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，过程现场网络（PROcess FIeld NET，PROFINET）是一种在工业以太网上运行的实时技术规范。

本系列文章将先概述PROFINET，再介绍PROFINET与工业以太网/以太网、 PROFINET 与PROFIBUS、PROFINET与Ethernet-APL、PROFINET与PROFIsafe的关系，最后就 PROFINET over APL的测试和应用做详细的论述。

往期回顾

回顾PROFINET的前尘往事

3 PROFINET与工业以太网、以太网

以太网的起源据说是这样的：哈佛大学的博士生梅特卡夫完成了网络接口的搭建，将麻省理工的大型计算机连接到了ARPANET上。基于自己的设计和研究（在ARPANET IMP和PDP-10分时小型机之间建立了一个高速网络接口和协议软件）撰写的博士论文在1972年6月答辩失败，又过了一年，梅特卡夫1973年5月通过了哈佛大学的答辩，获得了博士学位，他随即引入了新模型，分发了一份名为“Alto Ethernet”的备忘录，正式提出了以太网（Ethernet）的设想。

以太网是世界上应用最普遍的一种计算机网络，也是企业事实上的通信标准，它是一种计算机局域网技术。以太网是专门为实现两个设备之间的低延迟和实时通信而开发的。以太网中“ether（以太）”的含义是平等的媒体交换。

工业以太网是在20世纪90年代末出现的，它源于以太网技术，经过改进使用于工业现场，就成为应用于工业控制领域的以太网技术。和普通的以太网技术相比，两者存在着很大的差异。工业以太网技术本身进行了适应性方面的调整，同时结合工业生产安全性和稳定性方面的需求，增加了相应的控制应用功能，提出了符合特定工业应用场所需要的解决方案。这样，工业以太网技术在实际应用中，能够满足工业生产高效性、稳定性、实时性、经济性、智能性、扩展性等多方面的需求，给予工业生产过程全方位控制和管理，是一种非常重要的技术手段。但如果不修改，工业以太网无法满足过程自动化的要求，PROFINET等通信协议是在对工业以太网进行修改之后才制定出来的，是为了实现在控制器和设备之间交换数据而提出的工业以太网解决方案。

简单地说，以太网是一种局域网规范，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，PROFINET是一种在工业以太网上运行的实时技术规范。还可以用图3来说明三者之间的范围关系：PROFINET范围最小，工业以太网范围在中间，以太网范围最大。

图3 PROFINET与工业以太网、以太网的关系

根据HMS工业通信网络公司发表的数据，2021年工业网络市场份额分三大块：工业以太网、现场总线、无线，占比分别为65%、28%、7%。而在工业以太网的分项占比中，PROFINET和EtherNet/IP占比最大，分别为18%、17%；在现场总线分项占比中，PROFIBUS-DP占比最大，为8%，Modbus-RTU、CC-link、DeviceNet分别占比为5%、4%、3%，令人不解的是各类现场总线的分类统计中未见FF，猜测可能占比不足2%而被列入“其它”；PROFINET、PROFIBUS-DP分别占据工业以太网、现场总线的市场排名第一位，由此可见两者的重要性（见图4）。

图4 HMS工业通信网络公司发布的2021年工业网络数据统计

另据HMS工业通信网络公司的研究报告，预计2024年工业通信网络将增长7%，工业以太网仍然占据主导地位，总量增长了 12%，占所有新安装节点的71%（2021年为 65%）。现场总线占22%（2021年为 28%），其中PROFIBUS以7%的市场份额位居现场总线排行榜榜首，无线技术占7%（与2021年持平）。在按网络协议划分时，PROFINET占新安装节点的 23%， EtherNet/IP，占21%，EtherCAT占 16%（见图5）。