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寫在前面

大家好，我是Alic，号主小智損友一枚~

前面我們整體解讀了工業現場總線、工業以太網和工業無線：

最詳細的工業網絡通訊技術與協議總結解讀（現場總線、工業以太網、工業無線）

也解讀了PROFINET、Ethernet/IP、Modbus TCP、EtherCAT等7種主流工業以太網：

技術解讀PROFINET、Ethernet/IP等7種主流工業以太網

今天我們詳細來聊一聊PROFINET的三種通信模式~

衆所周知，工業網絡技術正從傳統的現場總線向工業以太網方向發展，工業以太網在工業網絡中的占比也在逐年增高，西門子作為全球頂級自動化大廠，其主導的PROFINET在工業領域占有極高的市場份額（見下圖），今天我們主要來聊一聊其中的PROFINET~

來源：工業通信報告

前面我們在介紹PROFINET、POWERLINK、ETHERNET/IP、ETHERCAT、SERCOSIII、MODBUS TCP、CC-LINK IE等7大工業以太網的時候，介紹過如今的工業以太網分為三類：

1.完全基于TCP\UDP\IP，Process Data通過TCP/IP傳輸，硬件層未更改，采用傳統以太網控制器；

典型的有EtherNet/IP、Modbus、PROFINET NRT

2.部分基于TCP\UDP\IP，硬件層未更改，具有Process Data協議，直接由以太網幀進行傳輸，TCP/UDP依然存在，不過由Timing Layer控制；

典型的有PROFINET RT和POWERLINK

3.硬件層更改，使用實時以太網控制器

典型的有CC-Link IE、SERCOS III、ETHERCAT和PROFINET IRT

從工業以太網的三大類當中，可以看出PROFINET在每一種類型中都有自己的位置，也就決定了PROFINET的三種通信模式（如上圖所示）：

1.PROFINET标準通信基于工業以太網技術，使用TCP/IP和IT标準。TCP/IP是IT 領域關于通訊協議方面事實上的标準，盡管其響應時間大概在100 ms的量級，對于工廠控制級的應用來說，這個響應時間就足夠了。

2.PROFINET RT：對于傳感器（遠程IO設備）和執行器設備之間的數據交換，系統對響應時間的要求更為嚴格，大概需要1－10ms的響應時間。

3.PROFINET IRT：在現場級通訊中，對通訊實時性要求最高的是運動控制（MotionControl），PROFINET的同步實時（IsochronousReal-Time, IRT）技術可以滿足運動控制的高速通訊需求，在100個節點下，其響應時間要小于1ms，抖動誤差要小于1μs。

從通信的角度去思考，一般來說，通信的層級越多，意味着處理時間越長，數據在發送和接收的過程中在不同的層級不斷的需要封裝和解封裝（如下圖所示）：

前面我們在介紹基本以太網知識的時候，有仔細介紹過OSI的七層協議：

必備的工業以太網的基礎知識

下圖就很好的解釋了PROFINET的三種通信模式，當然，值得注意的是，随着TSN技術的不斷普及，PROFINET規範V2.4版本中，最大亮點是實現了将TSN作為第二層的技術集成到PROFINET架構中~

時間敏感網絡（TSN-time sensetive networking）就是為了滿足工業實時通訊而生的一套協議标準。作為IEEE802.1工作組中的一套協議标準，定義了以太網數據傳輸的時間敏感機制，确保了以太網能為關鍵數據的傳輸提供穩定保障又一緻的服務級别。

“TSN包含多個獨立的标準，這些标準隻屬于OSI通信的第二層。”

除了PROFINET之外，其它各大工業以太網也逐步的增加了對TSN的支持，前面我們就聊到過：

從以太網到TSN，7大工業以太網、OPC UA的工業實時通信

為什麼一定要了解OPC UA TSN——未來的工業通信标準

總之，在工業互聯網時代，網絡體系作為工業互聯網的三大體系之一，工業網絡的發展必然也會發生翻天覆地的變化，究竟各大工業以太網和OPC UA誰能笑到最後，我們拭目以待~