PROFINET和ETHERCAT两种典型实时以太网总线对比

国家智能化系统集成应用体验验证中心



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概述Overview
Profinet：由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。

Profinet分成三个版本：Profinet CbA、Profinet RT、Profinet IRT。

这三个不同的版本对应了Profinet三种不同的实时特性，CbA指的是基于组件的自动化，其实时响应时间是100ms, 通常用于实时性要求不高的一般工业控制场合，RT指的是软实时，用于工厂自动化的PLC层面控制，响应时间达到了10ms，而IRT指的是同步实时，也可以说成是硬件实时，响应时间小于1ms，可以满足大多数运动控制领域的实时和同步要求。

EtherCAT：Ethernet for Control Automation Technology，以太网控制自动化技术的缩写，是一种实时以太网通信协议，由德国倍福（Beckhoff）公司于2003年研发推出。

EtherCAT是一种高速实时以太网，不分不同的版本，它直接对标的是Profinet IRT, 同样通过硬件芯片来保证其实时性。EtherCAT总线性能优越，响应时间达到了微秒级。通过分布式时钟的运用，EtherCAT总线的时钟同步可以做到纳秒级，这也正是各大运动控制厂商对EtherCAT技术趋之若鹜的原因。



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技术特点Features

Profinet	EtherCAT
运行原理	Profinet IRT采用的是时间片技术，通过内置在设备内的特定交换机芯片来完成硬实时，循环时间250微秒到4毫秒，抖动大约1微秒。	EtherCAT采用的是一种可以形象的称之为“on the fly”的技术，将以太网的报文结构优化以适用于分布式IO，通讯完全是通过硬件芯片来支持以保证最大性能，如果是纯粹的EtherCAT网络，根本就不需要交换机，而且诊断功能非常强大。
实时性	提供优化的、基于以太网第二层的实时通讯通道，通过该实时通道，极大地减少了数据在通讯栈中的处理时间，获得了等同、甚至超过传统现场总线系统的实时性能。其同步实时（IRT）技术可以满足运动控制的高速通讯需求。	使用分布式时钟同步和基于硬件反嵌合的帧重放等技术，实现了低延迟、高精度和高带宽的数据传输。通过分布式时钟的运用，EtherCAT总线的时钟同步可以做到纳秒级。
拓扑结构	支持星形、总线形和环形等多种拓扑结构。	拓扑结构非常灵活，可以是线性、星型、树型、混合型等，几乎可以用于任何一种连接方式。同时EtherCAT支持线缆冗余。
节点数量	每个Profinet网络的最大节点数是60个，且必须使用特定的Profinet IRT交换机，交换机级联的数量也有限制。	每个EtherCAT网络理论上可以支持65535个节点，且不受拓扑结构的影响。
地址管理	需要手动设定每个从站的地址，如果插入了新的从站，对整个网络的从站地址都会产生影响，地址管理比较复杂。	从站地址自动生成，如果有新的从站加入也不需要手动进行地址更新。

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总结Summary
总的来说，EtherCAT以其高速传输、灵活的拓扑结构和良好的用户体验，在需要高速数据传输和复杂网络结构的场合具有明显优势。而Profinet则以其稳定的性能和广泛的组件支持，在需要高性能设备连接和跨厂商支持的场合表现更为出色。