图 1 展示了工业通信的层级金字塔结构，该结构基于位置、元件数量和功能（数据或控制）。值得注意的是，金字塔底部包含众多能够发送少量信息的工业自动化元件。随着层级的上升，元件数量减少，但需要通信的数据量却不断增加。.
CIM（计算机集成制造）金字塔中每一层的通信子系统所需的响应时间可能从过程或现场级别的几微秒到工厂级别的几秒不等，因此，实现所述通信所需的通信网络的类型也各不相同。.
控制网络与CIM金字塔的较低层级相连，因为它们必须能够实时支持由大量小数据包组成的信息流量，而这些数据包的来源站点数量远少于数据网络。这两个网络之间的界限并不像最初看起来那么清晰，因为数据网络往往会具备控制网络的典型特征，例如Profinet就是如此。.
工业网络目前正经历着由技术发展支撑的新型通信方法方面的显著进步。围绕这些新技术，众多标准和品牌也应运而生，使得市场呈现出高度多元化的面貌，并拓展了工业环境中通信解决方案的可能性。.
在集成流程或生产线时，常见的情况是，每个制造商都会开发自己的编程环境和物理组件特性，要么遵循标准，要么创建自己的专有设计。通常，大型工业自动化制造商开发的专有设计会在几年内成为众多公司采用的事实标准。目前，最常见的做法是组建企业联盟或协会，由这些企业定义系统特性，并提供框架和设计文档。这些就是致力于系统标准化的各个协会的工作组。.
2. 基于Profinet的网络
1989年，Profibus协议被开发出来，旨在使用户能够互连来自不同制造商的设备。根据ISO/OSI模型中第一层（物理层）通信协议的定义，它采用RS485标准。如今，Profibus在全球拥有约2000万个节点，并已被证明是最好的现场总线之一。然而，市场需要进一步的改进，这促成了Profinet标准的诞生：一种基于工业以太网的工业通信总线。
Profinet 使用带有优先级信息的标准 IEEE 802.x（以太网）报文。Profinet 帧的结构如图 2 所示，该结构指示其是否为 Profinet 数据报。这使得交换机能够通过应用优先级机制来实时管理数据传输。.
2.1 Profinet 软件
主要的 Profinet 设备制造商为用户提供优化的图形用户界面 (GUI)，用于配置 Profinet 网络。集成软件可执行网络配置、设备参数化、程序下载以及网络及其组成设备的诊断（图 3）。
部分 Profinet 集成器配置、编程、诊断和/或监控工具包括：
2.2 Profinet 中的硬件
为了将分散式现场设备直接连接到工业以太网，PROFIBUS International 定义了 Profinet-IO 标准。该标准允许现场设备周期性地将其数据传输到相应的控制器。Profinet-IO 定义了以下几种类型的设备：
- IO 控制器：执行自动化程序的控制器（例如 PLC）。-
IO 设备：分配给 IO 控制器的分散式现场设备。-
IO 监控器：具有调试和诊断功能的编程器/PC 或 HMI4 设备。现场设备从外围设备读取信号并将其传输到 IO 控制器。控制器处理这些信号并将输出信号发送回 IO 设备。
图 7 展示了上述三种 Profinet-IO 设备组的特性。
2.3. 通过 GSDML 文件实现互操作性
。Profinet 采用主/从模式。启动时，主设备与从设备建立连接，并将启动参数写入相应的设备。随后开始循环数据交换。Profinet 控制器（主设备）通过配置工具接收所有配置信息。该工具从设备的 GSDML 文件中读取必要信息。GSDML
文件是以 XML 格式编写的通用站描述 (GSD) 文件。它们描述了 Profinet 设备模型的特性，从而实现不同品牌设备之间的互操作性。该文件包含与循环数据交换相关的所有 Profinet 现场设备的属性。
GSDML格式并非用于描述设备的技术功能或图形用户界面。为此，应使用支持设备集成的工程工具（例如PCWorx、CXProgrammer或Step7）。.
在接下来的文章中，我们将介绍如何使用各种配置和集成系统来配置 Profinet 网络。1
. 开放系统互连 (OSI) 模型（ISO/IEC 7498-1）也称为 OSI。2.
RS485 是一种多点差分传输总线，使用两根非绞合屏蔽线。3
. 工业以太网是指在工业环境中使用以太网协议来实现生产机械的自动化和控制。4
. HMI 代表人机界面。HMI 系统可以看作是流程的可视化表示。这种表示可以显示在操作面板等专用设备上，也可以显示在计算机上。
