PROFINET vs EtherNet/IP: somiglianze e differenze

PROFINET ed EtherNet/IP sono al momento i protocolli di Industrial Ethernet più popolari negli ambienti industriali automatizzati. Come fare a scegliere un protocollo rispetto all’altro? Dopotutto, entrambi offrono comunicazione in tempo reale, usano la stessa tecnologia Ethernet e sono addirittura in grado di operare sulla stessa rete fisica.

 Confrontiamo queste due piattaforme per scoprire quali sono le differenze effettive. Cominceremo con una breve introduzione a entrambe e poi passeremo a somiglianze e differenze.

 Che cos’è PROFINET?
Come PROFIBUS, la classica soluzione fieldbus presentata per la prima volta nel 1989, PROFINET è stato sviluppato da un team di importanti aziende nel settore dell’automazione e da vari istituti tedeschi ed è gestito dal gruppo PROFIBUS & PROFINET International (PI). 

PROFINET è un’applicazione e quindi si trova nel settimo livello (livello di applicazione) del modello OSI e consegna i dati tramite vari canali di comunicazione. Per i compiti non critici dal punto di vista temporale come la configurazione e la parametrizzazione, può utilizzare la comunicazione TCP/IP o UDP/IP. Invece, per i compiti critici dal punto di vista temporale come RT, IRT o TSN, salta questo passaggio e comunica direttamente tramite il livello Ethernet.

PROFINET è stato presentato all’inizio degli anni 2000 come standard aperto. Si tratta di un sistema full-duplex eseguito a velocità di trasmissione elevate. Invia dati I/O tra i controller e i dispositivi in frame Ethernet standard in cui una rete di area locale virtuale (VLAN) assegna la priorità alla sequenza. Dal momento che questi frame presentano poco sovraccarico, la deviazione del tempo di ciclo, o jitter, è limitata.

L’identificazione viene eseguita principalmente utilizzando i nomi dei dispositivi, che comprendono lettere e numeri, mentre gli indirizzi IP vengono assegnati automaticamente.

 

Che cos’è EtherNet/IP?
EtherNet/IP è stato sviluppato da ControlNet International (CI) e da Open DeviceNet Vendors Association (ODVA). EtherNet/IP è stato presentato all’inizio degli anni 2000 ed è ora gestito da ODVA. EtherNet/IP si basa sul Common Industrial Protocol (CIP). 

Come PROFINET, EtherNet/IP si trova al livello di applicazione ed è supportato da standard definiti e community ampie. A differenza di PROFINET, trasferisce i dati alla rete tramite i livelli TCP/IP e/o UDP/IP. Questi pacchetti di dati vengono compattati e scompattati e poi le intestazioni e le informazioni vengono aggiunte e cancellate man mano che questi si spostano fra i livelli.

EtherNet/IP trasmette due tipi di messaggi: messaggi “impliciti” per l’invio di dati I/O e messaggi “espliciti” per la configurazione e la diagnostica. I messaggi impliciti vengono inviati tramite una porta UDP a intervalli predefiniti da sedi preimpostate della memoria a un controller. I messaggi espliciti vengono inviati a un client tramite una porta TCP in risposta a una richiesta specifica relativa ai dati in questione. 

 L’identificazione dei dispositivi EtherNet/IP avviene tramite gli indirizzi IP.

Somiglianze fra PROFINET ed EtherNet/IP

Sia PROFINET che EtherNet/IP offrono comunicazione in tempo reale ed entrambi usano la stessa tecnologia EtherNet. Inoltre, sono addirittura in grado di operare sulla stessa rete fisica. Ma le somiglianze non finiscono qui:

 

• È possibile impostare i tempi di ciclo per ciascun dispositivo in maniera individuale.
• Gli switch vengono usati per creare vari tipi di topologie.
• Le tipologie ad anello sono supportate a scopo di ridondanza.
• Il tempo di ciclo tipico è pari a 10 ms.
• Il baud rate tipico è 100 Mbit con cablaggio CAT5 4 e connessioni RJ45.
• Sono in grado di funzionare assieme ad altri dispositivi Ethernet sulla stessa rete.
• Il numero massimo di nodi dipende dalla sottorete dell’indirizzo IP.

 

Le somiglianze sono molte perché, come affermato da PROFIBUS & PROFINET International (PI), si tratta di “tecnologie complementari e non in concorrenza”. 

Differenze fra PROFINET ed EtherNet/IP
Entrambi questi protocolli vengono usati per una comunicazione ad alta velocità, in tempo reale e deterministica in molti tipi di contesti automatizzati, compresi gli stabilimenti di produzione dei processi, i centri di distribuzione e gli aeroporti. Tuttavia, ci sono delle differenze chiave: 

• Accettazione del settore: PROFINET è più popolare in Europa, mentre EtherNet/IP è preferito negli USA. Non ci sono differenze significative in termini di popolarità in Asia.

• Precisione: EtherNet/IP utilizza UDP/IP per lo scambio dei dati, mentre PROFINET invia i suoi dati direttamente a un frame Ethernet in modo da eliminare ritardi di trasmissione diversi e fluttuanti. Per questo motivo, PROFINET ha un tempo di ciclo più preciso. 

• Componenti: come le altre tecnologie associate a ODVA, EtherNet/IP usa CIP per gestire i dati IO per le comunicazioni di rete. Ciò significa che è in grado di usare hardware standard. PROFINET, invece, può necessitare di componenti specificati dal fornitore del controller.

Uno è migliore dell’altro? No. La scelta dipende sia dall'area geografica e dai sistemi esistenti che dai costi e dalla velocità. Ora, però, sai quali sono le differenze.

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