História do PROFINET: por que a indústria precisava de uma Ethernet em tempo real?

Ao longo desta jornada falamos bastante sobre Ethernet. 

Vimos endereçamento, switches, topologias, VLANs, routers e vários conceitos que originalmente não nasceram dentro da automação industrial.

Agora surge uma pergunta importante:se Ethernet já existia, por que foi necessário criar o PROFINET?

A resposta está na combinação de dois mundos. 

De um lado, a indústria precisava aproveitar a velocidade, a flexibilidade e as possibilidades de integração proporcionadas pela Ethernet.

Do outro, uma rede de automação precisava continuar atendendo requisitos que uma rede de escritório convencional não tinha sido criada para resolver, como comunicação cíclica, tempos de atualização previsíveis, diagnóstico padronizado, sincronismo e integração de dispositivos de campo.

Foi dessa necessidade que o PROFINET evoluiu.

Antes do PROFINET: a evolução trazida pelos fieldbuses

Antes de falar sobre PROFINET, vale reconhecer o papel das tecnologias que vieram antes dele. A utilização de fieldbuses representou uma grande mudança na automação industrial.

Em vez de sistemas totalmente centralizados e grande quantidade de sinais individuais, tecnologias como PROFIBUS permitiram conectar dispositivos distribuídos através de uma comunicação digital padronizada. Isso reduziu o cabeamento, ampliou a quantidade de informações disponíveis e tornou possível distribuir a automação pela planta.

PROFIBUS tornou-se uma das principais tecnologias desse período. Mas, paralelamente, outra tecnologia crescia rapidamente: Ethernet.

Por que Ethernet começou a interessar à automação?

Ethernet já possuía uma enorme presença em sistemas de tecnologia da informação.

Utilizá-la também na automação trazia algumas vantagens bastante interessantes. Entre elas:

• maior capacidade de transmissão de dados;
• utilização de uma infraestrutura tecnológica amplamente difundida;
• flexibilidade de topologia;
• utilização de switches;
• comunicação através de cobre e fibra óptica;
• possibilidade de integração com protocolos e serviços baseados em IP;
• ferramentas amplamente disponíveis para configuração, gerenciamento e diagnóstico;
• maior facilidade para integrar diferentes níveis da empresa.

Isso criava a possibilidade de utilizar uma mesma base tecnológica desde dispositivos da automação até sistemas de nível superior.

Mas havia um problema.

Ethernet convencional não resolve sozinha todos os requisitos da automação

Em uma rede corporativa, atrasar alguns milissegundos a entrega de determinado dado pode não fazer diferença. Em controle industrial, pode fazer.

Imagine um controlador que precisa receber entradas, executar sua lógica e atualizar saídas repetidamente em intervalos previsíveis. Ou um sistema de motion control no qual diferentes eixos precisam permanecer sincronizados. Nessas aplicações, não basta ter muita largura de banda. Precisamos saber quando os dados serão entregues.

Esse foi um dos desafios fundamentais da utilização de Ethernet na automação.

Era necessário preservar as vantagens da tecnologia Ethernet sem abrir mão dos requisitos temporais e funcionais do controle industrial. É justamente aí que entra o PROFINET.

O início do PROFINET

O desenvolvimento ocorreu dentro do ecossistema da PI. Existe aqui um detalhe histórico importante. Em 1989 foi fundada na Alemanha a PROFIBUS Nutzerorganisation, conhecida como PNO. Em 1995 surgiu a organização internacional PI e, posteriormente, o nome PROFIBUS & PROFINET International passou a representar o conjunto de tecnologias mantidas pela organização.

A evolução específica do PROFINET pode ser acompanhada através de alguns marcos importantes.

2001: PROFINET CBA

Um dos primeiros marcos foi o PROFINET CBA, Component Based Automation, publicado em 2001.

A proposta estava fortemente ligada à automação distribuída.

Máquinas e partes da planta poderiam ser representadas como módulos tecnológicos independentes e comunicar entre si através de Ethernet.

A ideia era interessante, principalmente para sistemas modulares.

Mas não foi o CBA que acabou se tornando a principal forma de utilização do PROFINET encontrada atualmente nas plantas.

O grande avanço comercial veio com outra abordagem.

2003: PROFINET IO

Em 2003 foi publicado o PROFINET IO.

Esse é um marco fundamental porque aproximou a utilização do PROFINET da arquitetura que profissionais de automação já conheciam de sistemas como PROFIBUS DP.

Passamos a trabalhar com dispositivos de entrada e saída distribuídos e um controlador realizando a troca de dados de processo pela rede.

Na terminologia atual, temos principalmente:

IO Controller: normalmente o controlador responsável pela aplicação.

IO Device: equipamento de campo que troca dados de processo com o Controller.

IO Supervisor: normalmente uma ferramenta de engenharia, configuração ou diagnóstico.

Esse modelo foi importante também para facilitar a transição de conhecimento do mundo PROFIBUS para o PROFINET.

Mas ainda existia uma questão crítica: tempo real.

Como o PROFINET resolveu a comunicação em tempo real?

PROFINET foi desenvolvido para permitir diferentes tipos de comunicação sobre uma infraestrutura Ethernet.

Nem todo dado possui a mesma urgência.

Abrir uma página web de um equipamento não possui o mesmo requisito temporal que atualizar uma saída de controle.

Por isso, PROFINET não trata toda comunicação da mesma forma.

Comunicações não críticas em relação ao tempo podem utilizar os mecanismos Ethernet/IP tradicionais.

Já os dados de processo que exigem tempos de atualização previsíveis podem utilizar mecanismos de comunicação Real-Time.

No PROFINET RT, os dados cíclicos de processo são transportados diretamente em Ethernet, sem depender da pilha TCP/IP convencional para essa troca.

Isso reduz o processamento envolvido e permite atender aos requisitos de grande parte das aplicações de automação.

2004: PROFINET IO com IRT

Existem aplicações em que o requisito temporal é ainda mais rigoroso.

Um exemplo típico é motion control com eixos sincronizados.

Para essas situações, o PROFINET evoluiu com mecanismos de Isochronous Real-Time, ou IRT.

A PI registra a publicação de PROFINET IO com IRT em 2004.

No IRT, a comunicação é organizada para permitir alto determinismo e sincronização precisa entre os participantes.

Isso ampliou o campo de aplicação do PROFINET desde sistemas de I/O convencionais até aplicações de movimento altamente sincronizadas.

O ponto importante é entender que PROFINET não é apenas “Ethernet mais rápida”.

Sua evolução técnica também ocorreu sobre como organizar temporalmente a comunicação.

Ethernet e automação passaram a coexistir na mesma infraestrutura

Outro elemento importante da arquitetura PROFINET é a coexistência.

A mesma infraestrutura pode transportar diferentes tipos de comunicação.

Enquanto os dados de processo PROFINET são trocados com seus requisitos próprios, outros serviços Ethernet podem funcionar paralelamente.

Dependendo do equipamento e da arquitetura, podemos encontrar por exemplo:

• acesso web;
• SNMP;
• ICMP;
• comunicação TCP/IP;
• ferramentas de engenharia;
• OPC UA;
• outros serviços de diagnóstico e integração.

Isso cria uma diferença importante em relação aos fieldbuses tradicionais.

A rede deixa de servir apenas para transportar as variáveis necessárias ao controle.

Ela também pode funcionar como infraestrutura para diagnóstico, configuração, manutenção e integração de informações.

Mas isso aumenta a importância de um bom projeto.

Mais possibilidades de comunicação também significam que precisamos conhecer carga de rede, topologia, capacidade dos switches, segmentação e comportamento do tráfego.

A infraestrutura também mudou

Com PROFIBUS DP sobre RS 485, estamos acostumados principalmente a um barramento compartilhado.

Com PROFINET, trabalhamos com Ethernet.

Cada link Ethernet conecta interfaces através de switches, que encaminham os quadros para os destinos adequados.

Isso permite construir topologias em:

• linha;
• estrela;
• árvore;
• anel;
• combinações dessas estruturas.

Além do cobre, podemos utilizar fibra óptica e, em aplicações apropriadas, tecnologias de comunicação wireless.

Essa flexibilidade é uma das vantagens da arquitetura Ethernet.

Mas não significa que qualquer topologia ou componente Ethernet seja automaticamente adequado a qualquer aplicação PROFINET.

Desempenho, disponibilidade, diagnóstico e manutenção continuam dependendo de um projeto coerente.

PROFINET continuou evoluindo

Depois da consolidação do PROFINET IO, a tecnologia continuou recebendo novos mecanismos e funções.

Foram incorporados ao longo dos anos recursos relacionados a:

• diagnóstico;
• redundância;
• sincronização;
• segurança funcional com PROFIsafe;
• eficiência energética com PROFIenergy;
• identificação e manutenção;
• integração com automação de processos;
• maior desempenho;
• cybersecurity.

Essa evolução ajuda a explicar por que é arriscado pensar em PROFINET apenas como um protocolo criado no início dos anos 2000.

A especificação continua sendo desenvolvida.

2019: PROFINET e TSN

Um marco importante ocorreu em 2019 com a especificação PROFINET V2.4.

Essa versão integrou TSN, Time-Sensitive Networking, como uma tecnologia adicional de camada 2 para PROFINET.

TSN é um conjunto de mecanismos padronizados pelo IEEE para oferecer recursos relacionados a determinismo, sincronização e gerenciamento do tráfego Ethernet.

A ideia não é criar um novo PROFINET.

As aplicações continuam utilizando os mesmos conceitos de dados de I/O, diagnóstico e parametrização enquanto novos mecanismos atuam nas camadas inferiores da comunicação.

Com essa evolução também apareceu a Conformance Class D, associada à utilização desses mecanismos mais recentes.

E o PROFINET para automação de processos?

Durante muitos anos, uma das grandes questões foi como levar Ethernet até o nível dos instrumentos de processo. Esse ambiente possui requisitos particulares.

Além da comunicação, frequentemente precisamos alimentar o instrumento pelo mesmo par de fios, cobrir distâncias maiores e operar em áreas classificadas. É nesse contexto que surgiu o Ethernet-APL, Advanced Physical Layer. Ethernet-APL não é um novo protocolo concorrente do PROFINET. É uma tecnologia de camada física Ethernet desenvolvida para atender às necessidades específicas da automação de processos.

Com ela, PROFINET pode chegar diretamente a instrumentos de campo através de Ethernet a dois fios. A tecnologia opera a 10 Mbit/s e permite comunicação e alimentação pelo mesmo par quando utilizados os conceitos apropriados. Hoje essa evolução já ultrapassou a fase de promessa e é uma realidade aplicada em diversos projetos no Brasil e no mundo.

A combinação de PROFINET, Ethernet-APL, PA Profile e certificação de dispositivos criou uma base concreta para aplicações PROFINET também no nível da instrumentação de processo.

2025: PROFINET V2.5

A evolução também continua em outras frentes.

Em 2025, a PI anunciou a especificação PROFINET V2.5.

Entre os pontos de maior destaque está a evolução dos mecanismos relacionados a cybersecurity.

Isso é coerente com a transformação das próprias redes industriais.

Quanto mais conectadas e integradas elas se tornam, maior a necessidade de considerar identidade dos dispositivos, provisionamento seguro, autenticação e comunicação protegida já no desenvolvimento da tecnologia.

Portanto, a história do PROFINET ainda não terminou.

Qual foi o resultado dessa evolução?

Ao final de 2025, a PI registrava 89,2 milhões de dispositivos PROFINET instalados no mundo.

Mais importante que o número absoluto, porém, é observar onde a tecnologia passou a ser aplicada.

PROFINET hoje atende desde remotas de I/O relativamente simples até:

• máquinas;
• linhas de produção;
• drives;
• motion control;
• aplicações safety;
• sistemas redundantes;
• automação de processos;
• instrumentos utilizando Ethernet-APL.

Essa abrangência ajuda a explicar por que o PROFINET se tornou uma das principais tecnologias de Industrial Ethernet.

O principal ponto desta história

A evolução do PROFINET não pode ser resumida apenas como:

“PROFIBUS era lento e então surgiu Ethernet.”

Isso seria uma simplificação ruim.

PROFIBUS resolveu de maneira extremamente relevante os desafios da automação distribuída de sua época e continua presente em uma enorme base instalada.

O que aconteceu depois foi o surgimento de novas necessidades.

Mais dados.

Maior integração.

Novos requisitos de desempenho.

Acesso a diagnóstico e informação.

Convergência entre automação e sistemas superiores.

Novas aplicações de motion e processo.

PROFINET foi desenvolvido e continuamente ampliado para atender a essa nova combinação de requisitos utilizando Ethernet como base.

Agora que entendemos por que a tecnologia surgiu, podemos começar a olhar para aquilo que existe fisicamente em uma rede PROFINET.

No próximo conteúdo vamos analisar como essas redes podem ser estruturadas e quais meios de transmissão podem ser utilizados.