Среди наиболее известных из пяти основных промышленных сетей Ethernet реального времени (RT-Real Time) с пакетной доставкой сообщений (телеграмм) наиболее продвинутой для железнодорожного транспорта является промышленная сеть и стандарт PROFINET (Process Field Network – далее PN), разработанная фирмой Siemens AG в начале века, которая с 2005 г. нашла широкое применение на практике. Стандарт PN совместим со стеком TCP/IP и является версией протокола PROFIBUS, ранее разработанного ведущими автомобильными фирмами Германии. Шлюз для совмещения PROFIBUS и PN разработан фирмой Siemens и стандартизован по IEC 61158 для сетей жесткого изохронного реального времени (IRT), которое критично ко времени доставки сообщений.
Стандарт PROFIBUS является протоколом с классической шинной топологией, разработан в 1989 г., имеет ограниченную скорость передачи сообщений 12 Мб/с и ограниченное число устройств до 126. Стандарт PN является версией быстрого Ethernet с любой топологией (шина, звезда, кольцо), высокой скоростью 1 Гб/с либо 100 Мб/с и неограниченным количеством устройств.
Cтруктура PN аналогична структуре цифровых подстанций по IEC 61850 для электроэнергетики. Их объединяет наличие шины подстанции (для PN – шины поезда) и шины процесса (в общем случае – полевой шины), к которой подключают все устройства полевого уровня.
Стандарт PN разработан в двух вариантах:
– вариант PN IO использует распределенные системы ввода/вывода;
– вариант PN СВА использует модульные системы управления.
Вариант PN IO обеспечивает непосредственное подключение к сети устройств полевого уровня и является наиболее продвинутым.
Все устройства PN IO разделяются на 3 типа:
– IO Controller (программно-логический контроллер – ПЛК или мастер сети).
– IO Supervisor (станция управления с человеко-машинным интерфейсом – HMI).
– IO Device (датчики, исполнительные устройства полевого уровня, ведомые устройства).
Имеется 3 режима протокола PN: