La diferencia entre PROFIBUS y PROFINET

¿Cómo de comparan PROFIBUS y PROFINET?

Nos hace esta pregunta muy a menudo. Este artículo explica la diferencia entre PROFIBUS y PROFINET.

En pocas palabras…

PROFIBUS es un fieldbus serial clásico, y PROFINET es un protocolo de Ethernet industrial. PROFIBUS y PROFINET son ambos estándares IEC creados por la misma organización: PROFIBUS and PROFINET International. Debido a su origen común, PROFINET y PROFINET comparten alguna similitudes. Pero en general, son muy diferentes.

PROFIBUS fue introducido en 1989 y su adopción creció rápidamente en los años 90. Luego, como la industria cambió de Fieldbuses a Ethernet industriales, PI desarrolló PROFINET, que está disponible desde principios de los años 2000, y que desde entonces ha crecido rápidamente.

Diferencias fundamentales entre PROFIBUS y PROFINET

Las redes PROFIBUS por lo general se caracterizan por un cableado RS-485 de un solo par de color púrpura. Estos cables utilizan conectores DB9 o M12 estándar. Las redes PROFINET, por otro lado, por lo general utilizan cables Ethernet de grado industrial de color verde. Para las redes PROFINET, el tipo de conector más común es RJ45, pero también se utilizan conectores M12 para entornos de alta exposición y BFOC para aplicaciones de fibra óptica.

Resumen: redes PROFIBUS y PROFINET

Redes PROFIBUS

PROFIBUS está basado en RS-485, el cual es un método común de comunicación serial. En una red PROFIBUS, existen maestros y esclavos PROFIBUS. Los maestros pueden ser, por ejemplo, PLC, PAC o DCS. Y los esclavos pueden ser una amplia gama de dispositivos: drives, motores, I/O, sensores, dispositivos en campo, robots, actuadores y mucho más.

PROFIBUS tiene dos sabores: PROFIBUS DP (Periféricos Descentralizados) y PROFIBUS PA (Automatización de Procesos). El principio general de PROFIBUS es recopilar diferentes entradas y salidas del campo en un solo dispositivo de I/O local, y luego transferir los datos a través de un solo cable hasta el maestro. Este enfoque ahorra costos mediante la omisión de hardware y cableado adicional. Igualmente, ahorra tiempo de ingeniería, ya que facilita la instalación, mantenimiento y troubleshooting de la red. El gráfico a continuación ilustra el concepto PROFIBUS DP. También incluye una sección de PROFIBUS PA para entornos peligrosos.

PROFIBUS PA es el mismo protocolo PROFIBUS DP pero basado en una capa física diferente: Manchester Bus Powered (MBP). PROFIBUS PA está probado para uso en áreas explosivas, donde es obligatoria la seguridad intrínseca.

Al instalar una red PROFIBUS, los usuarios enlazan cada uno de los dispositivos al siguiente, en un proceso comúnmente referido como conexión en cadena (daisy-chaining), lo que resulta en una topología de línea. Igualmente, pueden implementar topologías de estrella o árbol, para configuraciones más avanzadas, aunque esto es menos común. Además, los mensajes PROFIBUS pueden ser transmitidos inalámbricamente, pero frecuentemente necesitan radios propietarias del mismo fabricante en los dos extremos.

Redes PROFINET

PROFINET está basado en Ethernet estándar, la misma Ethernet que puede encontrar en su casa u oficina. Los cables Ethernet estándar son adecuados para las redes PROFINET. Sin embargo, la mayoría de los usuarios utilizan cables PROFINET, que son iguales a los cables Ethernet, pero robustecidos, construidos para soportar los entornos difíciles de las fábricas. Al igual que con PROFIBUS, en una red PROFINET hay PLC, PAC, DCS y también sensores, actuadores, robots, lectores RFID y otros componentes I/O. En PROFINET, sin embargo, a estos los llamamos controladores y dispositivos, respectivamente.

Similar a PROFIBUS, PROFINET también permite a los usuarios ahorrar en costos de cableado e instalación utilizando mecanismos de I/O distribuidos. Los usuarios de PROFINET tienen más flexibilidad al diseñar la red. Hay una diversidad de opciones de topología: línea, estrella, árbol y anillo. Igualmente, ya que las redes PROFINET están basadas en Ethernet, no es necesario tener conmutadores especializados. Se pueden utilizar conmutadores Ethernet estándar para implementar opciones de topología flexibles y efectivas en costos. El único requisito es que los conmutadores tengan capacidad de 100 Mbps y full dúplex. Igualmente, es posible implementar configuraciones inalámbricas con PROFINET. PROFINET es compatible con WLAN y Bluetooth, como parte de su especificación. Por lo tanto, permite conexiones inalámbricas sin limitaciones, incluso para los mensajes de seguridad funcional (PROFIsafe).

Comparación técnica: PROFIBUS versus PROFINET

Las redes PROFIBUS (basadas en RS-485) pueden lograr velocidades hasta de 12 Mbit/s, aunque la mayoría funciona a 1,5 Mbit/s. El tamaño del telegrama puede ser hasta 244 bytes y el espacio de direccionamiento está limitado a 126 dispositivos por red. Las redes PROFINET logran velocidades de 100 Mbit/s o incluso 1 Gbit/s y superiores. El tamaño del telegrama puede ser hasta de 1440 bytes, y el espacio de direccionamiento no tiene límite. Aunque la especificación no limita el espacio de direccionamiento, los controladores individuales tienen restricciones basadas en su procesador y memoria.

El cambio de RS-485 a Ethernet es un cambio hacia una tecnología más moderna. Debido a que PROFINET utiliza la Ethernet estándar, es una tecnología a prueba de futuro. A medida que la Ethernet comercial progresa, PROFINET aprovecha estos avances.  Por ejemplo, cuando PROFINET comenzó, la máxima velocidad de transmisión de Ethernet era 100 Mbit/s. Actualmente, PROFINET puede funcionar igual de bien sobre Ethernet gigabit (y superior). Ethernet ofrece muchos beneficios como mayor ancho de banda, mensajes de tamaño más grande y espacio de direccionamiento ilimitado.

Mecanismo de intercambio de datos

Otra diferencia fundamental entre PROFIBUS y PROFINET es el mecanismo de intercambio de datos. PROFIBUS utiliza interacción maestro-esclavo, y PROFINET utiliza un modelo proveedor-consumidor.

En una interacción maestro-esclavo, el maestro tiene control unidireccional sobre todos sus dispositivos y procesos esclavos. El controlador siempre será el maestro, y los dispositivos de I/O siempre serán los esclavos. El modelo proveedor-consumidor es más flexible. En las redes PROFINET, tanto los controladores como los dispositivos de I/O pueden asumir los roles de proveedor y consumidor, aprovechando la naturaleza full dúplex de Ethernet. El controlador proporciona datos de salida a los dispositivos de I/O configurados en su rol como proveedor y es el consumidor de los datos de entrada enviados por los dispositivos de I/O. El dispositivo de I/O es el productor de los datos de entrada y el consumidor de los datos de salida.

Puertas de enlace y proxies

Empresas individuales han creado puertas de enlace para realizar las transmisiones entre otras redes y PROFIBUS. PROFINET ha ido un paso más allá definiendo proxies en su propia especificación. Los proxies son como puertas de enlace, ya que traducen una red a otra, pero al contrario de estas, están definidas por un estándar abierto. PROFINET tiene proxies disponibles para PROFIBUS DP, PROFIBUS PA, AS-i, IO-Link, DeviceNet, Foundation fieldbus, CANopen, Modbus, HART y más. Por ejemplo, los proxies IO-Link y AS-i permiten la comunicación con dispositivos inteligentes sin un puerto Ethernet.

Resumen comparativo

La siguiente tabla resume la mayoría de la diferencias y similitudes técnicas entre PROFIBUS y PROFINET:

	PROFIBUS	PROFINET
Organización	PI
Perfiles de aplicación	Igual
Conceptos	Ingeniería, GSD
Capa física	RS-485	Ethernet
Velocidad	12 Mbit/ s	1 Gbit/s o 100 Mbit/s
Telegrama	244 bytes	1440 bytes (cíclico)*
Espacio de direccionamiento	126	sin límite
Tecnología	maestro/esclavo	proveedor/consumidor
Conectividad	PA + otros*	muchos buses
Inalámbrico	posible**	IEEE 802.11, 15.1
Movimiento	32 ejes	Mas de 150 ejes
Máquina a máquina	No	Sí
Integración vertical	No	Sí
*Con múltiples telegramas: hasta 232-65 (acíclico)
**No está en la especificación, pero hay soluciones disponibles

Presencia en la industria

Hay muchas diferencias sustanciales entre PROFIBUS y PROFINET. Sin embargo, PROFIBUS y PROFINET son líderes en el sector. Los dos son adecuados para cumplir los requisitos de automatización en aplicaciones discretas, de procesos, híbridas y de control de movimiento.

Miles de fabricantes de dispositivos desarrollan y producen productos que están disponibles con interfaz PROFINET o PROFIBUS. En el 2019, habían 32 millones de nodos PROFINET y 60 millones de nodos PROFIBUS instalados en todo el mundo. Tiene sentido que PROFIBUS sea más predominante. PROFINET es una tecnología más joven, y cuando fue introducida, ya habían decenas de millones de dispositivos PROFIBUS instalados. Entre los dos, PROFINET es el ganador claro desde la perspectiva técnica y de protección de la inversión. Hoy en día, la adopción de PROFINET está creciendo exponencialmente, y en algunos años, esta adopción sobrepasará a PROFIBUS. Pero incluso entonces, PROFIBUS continuará siendo un líder del sector, y seguirá siendo el líder histórico de la tecnología fieldbus serial.

¿Cuál de las dos debe implementar?

¿Cuándo se debe usar una o la otra?  En una red de tipo brownfield que ya tiene PROFIBUS puede continuar añadiendo nodos PROFIBUS.  Si necesita añadir funcionalidad Ethernet, entonces añada PROFINET. Cuando tenga la oportunidad de diseñar redes nuevas, comience con PROFINET: ¡es el futuro!

Si desea ampliar más este contenido, hemos creado un documento para usted. Simplemente siga este enlace para descargar nuestro documento técnico PROFIBUS versus PROFINET.

Documento técnico: PROFIBUS versus PROFINET: Comparación y estrategias de migración

PROFIBUS vs PROFINET: Comparación y Estrategias de Migración