PROFIBUS x PROFINET: qual é a diferença?
Os nomes são parecidos, as duas tecnologias pertencem ao mesmo ecossistema da PI e aparecem frequentemente na mesma planta.
Isso acaba criando uma dúvida bastante comum:
PROFINET é simplesmente uma versão mais rápida do PROFIBUS? Não.
Embora existam conceitos e perfis compartilhados entre as duas tecnologias, PROFIBUS e PROFINET possuem arquiteturas de comunicação bastante diferentes.
De forma simples:
PROFIBUS é uma tecnologia fieldbus.
PROFINET é uma tecnologia de Industrial Ethernet.
Essa diferença muda o meio físico, a forma como os dispositivos se comunicam, as possibilidades de topologia, o desempenho e até a maneira como analisamos problemas na rede.
Vamos colocar os dois lado a lado.
PROFIBUS e PROFINET são o mesmo protocolo?
Não.
O PROFIBUS surgiu no final da década de 1980 como um sistema digital de comunicação industrial e tornou-se uma das principais tecnologias fieldbus utilizadas na automação.
O PROFINET veio depois, desenvolvido sobre tecnologias Ethernet para atender novas necessidades de desempenho, integração e flexibilidade das arquiteturas de automação.
Ele aproveita boa parte da experiência acumulada com PROFIBUS, inclusive conceitos e perfis de aplicação, mas isso não significa que seja “PROFIBUS sobre Ethernet”.
A comunicação é diferente.
A infraestrutura também.
Principais diferenças entre PROFIBUS e PROFINET
| Característica | PROFIBUS | PROFINET |
| Tecnologia | Fieldbus | Industrial Ethernet |
| Comunicação | Mestre/escravo, com token passing entre mestres quando aplicável | Modelo provedor/consumidor entre IO Controller e IO Devices |
| Meio físico | RS 485, MBP e fibra óptica, dependendo da aplicação | Ethernet sobre cobre, fibra óptica, wireless e outras tecnologias Ethernet compatíveis com a aplicação |
| Velocidade | PROFIBUS DP sobre RS 485: de 9,6 kbit/s até 12 Mbit/s. PROFIBUS-MBP: 31,25 kbit/s | Diferentes taxas Ethernet são possíveis. Atualmente, 100 Mbit/s e 1 Gbit/s são muito comuns. Ethernet-APL opera a 10 Mbit/s |
| Topologia | Em RS 485, normalmente linha. Repeaters, hubs, fibra e outras tecnologias permitem arquiteturas adicionais. Em MBP são comuns estruturas line/tree | Linha, estrela, árvore, anel e combinações dessas topologias |
| Endereçamento | Endereço PROFIBUS atribuído a cada nó | MAC, nome PROFINET e endereço IP possuem funções diferentes na rede |
| Quantidade de dispositivos | Espaço de endereçamento permite até 126 nós por rede, além das limitações específicas de cada segmento | Não possui o mesmo limite de 126 endereços. O número efetivo depende do IO Controller, da arquitetura e dos requisitos de desempenho |
| Arquivo de descrição | GSD | GSDML |
| Infraestrutura ativa | Repeaters, hubs, links ópticos e outros componentes conforme a arquitetura | Switches Ethernet possuem papel central na formação da rede |
| Integração com Ethernet/IP | Necessita componentes de integração quando queremos acessar outras redes | Por ser baseado em Ethernet, permite que diferentes tipos de comunicação Ethernet coexistam na mesma infraestrutura quando corretamente projetada |
| Redundância | Existem soluções de redundância para determinadas arquiteturas | Possui mecanismos padronizados para redundância de mídia e diferentes possibilidades de redundância de sistema |
| Diagnóstico de rede | Diagnóstico do protocolo e análise do sinal físico do barramento têm grande relevância | Além do diagnóstico PROFINET, existem informações provenientes da própria infraestrutura Ethernet, como portas, topologia, estatísticas e protocolos de gerenciamento |
A infraestrutura física é uma das maiores diferenças
No PROFIBUS DP com RS 485, vários dispositivos compartilham um mesmo barramento.
A topologia mais comum é em linha e as terminações localizadas nas extremidades possuem papel fundamental para manter a integridade do sinal.
Baud rate, comprimento do segmento, número de dispositivos, derivações, conectores, blindagem e terminação influenciam diretamente a comunicação.
No PROFINET, entramos no universo de Ethernet comutada.
Os dispositivos são conectados através de switches, que podem estar separados ou integrados aos próprios equipamentos. Isso permite construir topologias em linha, estrela, árvore e anel.
A consequência prática é importante.
Uma falha física em PROFIBUS e uma falha física em PROFINET nem sempre serão investigadas da mesma maneira.
Os fenômenos elétricos, os parâmetros relevantes e as ferramentas utilizadas no diagnóstico mudam.
E a velocidade?
PROFIBUS DP sobre RS 485 suporta taxas de comunicação entre 9,6 kbit/s e 12 Mbit/s.
A velocidade configurada vale para aquela rede, e o tempo necessário para completar um ciclo de comunicação depende de fatores como quantidade de dispositivos, quantidade de dados e baud rate.
No PROFINET, a lógica é diferente.
A tecnologia utiliza Ethernet e pode operar em diferentes taxas de transmissão conforme a infraestrutura, os dispositivos e a Conformance Class utilizada.
100 Mbit/s continua extremamente comum em automação, mas equipamentos e segmentos de 1 Gbit/s também fazem parte das arquiteturas atuais.
Na automação de processos existe ainda Ethernet-APL, que permite levar Ethernet e PROFINET até instrumentos de campo utilizando comunicação a 10 Mbit/s sobre dois fios.
Mais velocidade, porém, não significa automaticamente uma rede melhor.
O desempenho de uma rede PROFINET também depende do IO Cycle configurado, da carga da rede, da quantidade e características dos dispositivos, da profundidade das linhas e de como a infraestrutura foi projetada.
Um engenheiro da TS pode olhar o caso com você e indicar por onde começar o diagnóstico.
O ciclo de comunicação também muda
Em PROFIBUS DP, o mestre percorre ciclicamente os slaves associados e realiza a troca de dados com cada um deles.
Por isso podemos falar em um ciclo de barramento: o tempo necessário para que essa sequência de comunicação seja executada.
No PROFINET, o modelo é baseado em provedores e consumidores.
Os dados de processo podem possuir tempos de atualização configurados conforme os requisitos da aplicação, permitindo uma arquitetura temporal mais flexível.
Essa diferença se torna particularmente importante quando analisamos aplicações com requisitos mais elevados de desempenho ou sincronismo.
PROFIBUS suporta menos dispositivos?
Existe uma diferença importante no endereçamento.
Em PROFIBUS, o espaço de endereçamento impõe um limite teórico de 126 nós em uma rede. Além disso, o projeto precisa respeitar as limitações elétricas dos segmentos e a capacidade do sistema.
No PROFINET não existe esse mesmo limite de 126 endereços.
Mas isso não significa que possamos conectar uma quantidade infinita de equipamentos.
Cada IO Controller possui limites próprios de dispositivos, quantidade de dados e desempenho. A topologia e os tempos de atualização configurados também precisam ser considerados.
Portanto, dizer apenas que PROFINET possui “dispositivos ilimitados” seria incorreto.
E o diagnóstico?
Essa é uma diferença especialmente interessante para manutenção.
No PROFIBUS, podemos analisar tanto aquilo que está acontecendo no protocolo quanto a qualidade física do sinal transmitido no barramento.
Problemas como reflexão, amplitude inadequada, ruído, terminação incorreta e falhas de cabeamento podem aparecer diretamente na forma de onda da comunicação.
No PROFINET, continuamos tendo diagnóstico da comunicação, mas ganhamos outra fonte importante de informação: a própria infraestrutura Ethernet.
Switches e dispositivos podem disponibilizar informações sobre suas portas, erros, descartes, vizinhos, topologia e outros indicadores.
Protocolos como LLDP e SNMP também podem participar desse processo.
Por isso, apesar de o objetivo continuar sendo encontrar a causa de uma falha de comunicação, a forma de investigar PROFIBUS e PROFINET é diferente.
Então PROFINET substitui PROFIBUS?
Para projetos novos, PROFINET é hoje uma escolha natural em muitas aplicações devido à utilização de Ethernet, maior capacidade de comunicação, flexibilidade de topologia e possibilidades de integração.
Isso não significa que toda rede PROFIBUS existente precise ser substituída.
Existem milhões de dispositivos PROFIBUS operando em plantas industriais e uma rede corretamente projetada e mantida pode continuar atendendo perfeitamente à aplicação para a qual foi criada.
Além disso, as duas tecnologias podem coexistir.
Uma planta pode possuir segmentos PROFIBUS conectados a uma arquitetura PROFINET através de proxies, gateways ou outros componentes de integração. Isso permite modernizar a automação de forma gradual sem necessariamente substituir todos os dispositivos existentes de uma só vez.
Qual escolher?
Se estivermos falando de um projeto novo, alguns critérios importantes são:
- dispositivos disponíveis para a aplicação;
- requisitos de desempenho;
- quantidade de dados;
- topologia necessária;
- necessidade de redundância;
- integração com outros sistemas;
- ambiente de instalação;
- conhecimento da equipe responsável pela manutenção;
- estratégia de longo prazo da planta.
Em muitos projetos novos, esses critérios favorecem PROFINET.
Em uma instalação existente, porém, a pergunta normalmente não deveria ser apenas “PROFIBUS ou PROFINET?”.
A pergunta mais útil é:
o que realmente precisamos mudar e qual benefício essa mudança trará para a operação?
Às vezes a resposta será migrar. Em outras situações, manter uma rede PROFIBUS saudável e integrar gradualmente novas arquiteturas PROFINET será a decisão técnica e econômica mais coerente.
No próximo conteúdo, vamos avançar justamente na tecnologia PROFINET e entender como ela surgiu e quais necessidades técnicas levaram ao seu desenvolvimento.
Pronto para assumir o controle da sua rede?
Evite surpresas. Diagnostique. Certifique. Otimize. Conte pra gente o que está acontecendo na sua planta e um engenheiro da TS retorna com o próximo passo técnico
Perguntas frequentes sobre PROFIBUS e PROFINET
O PROFIBUS é uma rede serial (RS-485), com taxas de até 12 Mbit/s e topologia em linha. O PROFINET é uma rede Ethernet industrial, com taxas a partir de 100 Mbit/s e topologias flexíveis (estrela, árvore, anel). A tabela completa está mais acima neste artigo.
O PROFIBUS conecta CLPs, sensores, atuadores e outros dispositivos de campo em uma rede de automação industrial, permitindo que eles troquem dados de controle e diagnóstico em tempo real. É usado tanto em automação de manufatura (PROFIBUS DP) quanto em automação de processos (PROFIBUS PA).
O PROFINET cumpre a mesma função de conectar dispositivos de campo à camada de controle, mas rodando sobre Ethernet industrial. Com isso, permite maior largura de banda, topologias mais flexíveis e integração mais direta com sistemas de TI corporativos, o que o torna comum em projetos que envolvem coleta de dados, MES e indústria 4.0.
O PROFIBUS usa o modelo mestre-escravo: um dispositivo mestre (geralmente um CLP) organiza e inicia a comunicação com os dispositivos escravos (sensores, atuadores, ilhas de E/S) em modo half duplex, ou seja, transmitindo em uma direção por vez.
É uma rede industrial baseada no padrão Ethernet (IEEE 802.3), que usa o modelo produtor-consumidor e comunicação full duplex. Nisso, os dispositivos podem enviar e receber dados simultaneamente, com tempo de ciclo configurável para cada equipamento.
O PROFIBUS ainda é amplamente suportado e continua sendo uma opção sólida para redes já instaladas. O que pesa a favor do PROFINET em projetos novos é a durabilidade, o suporte e o custo a médio prazo, já que peças PROFIBUS descontinuadas tendem a ficar mais caras com o tempo.
