（一）通信確定性與實時性
    工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)不(bu)同(tong)於(yu)普(pu)通(tong)數(shu)據(ju)網(wang)絡(luo)的(de)最(zui)大(da)特(te)點(dian)在(zai)於(yu)它(ta)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)控(kong)製(zhi)作(zuo)用(yong)對(dui)實(shi)時(shi)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)，即(ji)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)要(yao)足(zu)夠(gou)快(kuai)和(he)滿(man)足(zu)信(xin)號(hao)的(de)確(que)定(ding)性(xing)。實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)往(wang)往(wang)要(yao)求(qiu)對(dui)某(mou)些(xie)變(bian)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)準(zhun)確(que)定(ding)時(shi)刷(shua)新(xin)。由(you)於(yu)Ethernet采用CSMA/CD方fang式shi，網wang絡luo負fu荷he較jiao大da時shi，網wang絡luo傳chuan輸shu的de不bu確que定ding性xing不bu能neng滿man足zu工gong業ye控kong製zhi的de實shi時shi要yao求qiu，故gu傳chuan統tong以yi太tai網wang技ji術shu難nan以yi滿man足zu控kong製zhi係xi統tong要yao求qiu準zhun確que定ding時shi通tong信xin的de實shi時shi性xing要yao求qiu
，一yi直zhi被bei視shi為wei“非確定性”的網絡。

    工業以太網采取了以下措施使得該問題基本得到解決：

    1．采用快速以太網加大網絡帶寬。Ether-net的通信速率從10
、100 Mb/s增大到如今的1
、10Gb/s。在(zai)數(shu)據(ju)吞(tun)吐(tu)量(liang)相(xiang)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，通(tong)信(xin)速(su)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)意(yi)味(wei)著(zhe)網(wang)絡(luo)負(fu)荷(he)的(de)減(jian)輕(qing)和(he)網(wang)絡(luo)傳(chuan)輸(shu)延(yan)時(shi)的(de)減(jian)小(xiao)，即(ji)網(wang)絡(luo)碰(peng)撞(zhuang)機(ji)率(lv)大(da)大(da)下(xia)降(jiang)
，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)其(qi)實(shi)時(shi)性(xing)。

    2．采用全雙工交換式以太網。用交換技術替代原有的總線型CSMA/CDjishu
，bimianleyouyuduogezhandiangongxiangbingjingzhengxindaodaozhifashengdepengzhuang
，jianshaolexindaodaikuandelangfei，tongshihaikeyishixianquanshuanggongtongxin，tigaoxindaodeliyonglv。

    3．降(jiang)低(di)網(wang)絡(luo)負(fu)載(zai)。工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)與(yu)商(shang)業(ye)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)不(bu)同(tong)，每(mei)個(ge)結(jie)點(dian)傳(chuan)送(song)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)量(liang)很(hen)少(shao)，一(yi)般(ban)為(wei)幾(ji)個(ge)位(wei)或(huo)幾(ji)個(ge)字(zi)節(jie)，而(er)且(qie)突(tu)發(fa)性(xing)的(de)大(da)量(liang)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)也(ye)很(hen)少(shao)發(fa)生(sheng)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)限(xian)製(zhi)網(wang)段(duan)站(zhan)點(dian)數(shu)目(mu)
，降(jiang)低(di)網(wang)絡(luo)流(liu)量(liang)
，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)網(wang)絡(luo)傳(chuan)輸(shu)的(de)實(shi)時(shi)性(xing)。

    （二）穩定性與可靠性

    傳統的Ethernet並不是為工業應用而設計的
，沒有考慮工業現場環境的適應性需要。由於工業現場的機械

、氣候、塵埃等條件非常惡劣，因此對設備的工業可靠性提出了更高的要求。在工廠環境中，工業網絡必須具備較好的可靠性
、可恢複性及可維護性。

    為了解決在不間斷的工業應用領域，在極端條件下網絡也能穩定工作的問題

，美國Synergetic微係統公司和德國Hirschmann, Jetter AG等公司專門開發和生產了導軌式集線器
、交換機產品，安裝在標準DIN導軌上，並有冗餘電源供電，接插件采用牢固的DB-9 jiegou。ciwai，zaishijiyingyongzhong
，zhuganwangkecaiyongguangxianchuanshu，xianchangshebeidelianjiezekecaiyongpingbishuangjiaoxian，duiyuzhongyaodewangduanhaikecaiyongrongyuwangluojishu，yicitigaowangluodekangganraonenglihekekaoxing。

    （三）安全性

    在工業生產過程中，很多現場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等


，對應用於這些工業現場的智能裝置以及通信設備，都必須采取一定的防爆技術措施來保證工業現場的安全生產。

    在目前技術條件下，對以太網係統采用隔爆、防爆的措施比較可行，即通過對Ethernet現場設備采取增安

、氣密、jiaofengdenggebaocuoshi
，shixianchangshebeibenshendeguzhangchanshengdedianhuonengliangbuwaixie，yibaozhengxitongyunxingdeanquanxing。duiyumeiyouyangedebenanyaoqiudefeiweixianchanghe，zekeyibukaolvfuzadefangbaocuoshi。

    工業係統的網絡安全是工業以太網應用必須考慮的另一個安全性問題。工業以太網可以將企業傳統的三層網絡係統，即信息管理層、過程監控層、現場設備層，合成一體，使數據的傳輸速率更快、實時性更高
，並可與Internet無縫集成
，實現數據的共享，提高工廠的運作效率。但同時也引人了一係列的網絡安全向題，工業網絡可能會受到包括病毒感染、黑(hei)客(ke)的(de)非(fei)法(fa)入(ru)侵(qin)與(yu)非(fei)法(fa)操(cao)作(zuo)等(deng)網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)威(wei)脅(xie)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)，可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)網(wang)關(guan)或(huo)防(fang)火(huo)牆(qiang)等(deng)對(dui)工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)與(yu)外(wai)部(bu)網(wang)絡(luo)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)

，還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)權(quan)限(xian)控(kong)製(zhi)、數據加密等多種安全機製加強網絡的安全管理。

    （四）總線供電問題

    總線供電（或稱總線饋電）是指連接到現場設備的線纜不僅傳輸數據信號，還能給現場設備提供工作電源。對於現場設備供電可以采取以下方法：

    1．在(zai)目(mu)前(qian)以(yi)太(tai)網(wang)標(biao)準(zhun)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)適(shi)當(dang)地(di)修(xiu)改(gai)物(wu)理(li)層(ceng)的(de)技(ji)術(shu)規(gui)範(fan)，將(jiang)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)曼(man)徹(che)斯(si)特(te)信(xin)號(hao)調(tiao)製(zhi)到(dao)一(yi)個(ge)直(zhi)流(liu)或(huo)低(di)頻(pin)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)上(shang)，在(zai)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)端(duan)再(zai)將(jiang)這(zhe)兩(liang)路(lu)信(xin)號(hao)分(fen)離(li)開(kai)來(lai)。

    當以太網用於信息技術時
，應用層包括HT-TP、FTP
、SNMP等常用協議，但當它用於工業控製時，體現在應用層的是實時通信


、用(yong)於(yu)係(xi)統(tong)組(zu)態(tai)的(de)對(dui)象(xiang)以(yi)及(ji)工(gong)程(cheng)模(mo)型(xing)的(de)應(ying)用(yong)協(xie)議(yi)，目(mu)前(qian)還(hai)沒(mei)有(you)統(tong)一(yi)的(de)應(ying)用(yong)層(ceng)協(xie)議(yi)，但(dan)受(shou)到(dao)廣(guang)泛(fan)支(zhi)持(chi)並(bing)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)相(xiang)應(ying)產(chan)品(pin)的(de)有(you)以(yi)下(xia)凡(fan)種(zhong)主(zhu)要(yao)協(xie)議(yi)。

    （一）Modbus TCP/IP
    
    該協議由施耐德公司推出，以一種非常簡單的方式將Modbus幀嵌入到TCP幀中，使Modbus與以太網和TCP/IP結合，成為Modbus TCP/IP。這是一種麵向連接的方式，每一個呼叫都要求一個應答，這種呼叫/應答的機製與Modbus的主/從機製相互配合，使交換式以太網具有很高的確定性，利用TCP/IP協議
，通過網頁的形式可以使用戶界麵更加友好。利用網絡瀏覽器便查看企業網內部設備運行情況。施耐德公司已經為Mod-bus注冊了502端口
，這樣就可以將實時數據嵌人到網頁中，通過在設備中嵌入Web服務器，就可以將Web瀏覽器作為設備的操作終端。

    （二）ProflNet
    
    針對工業應用需求，德國西門子於2001年發布了該協議
，它是將原有的Profibus與互聯網技術結合，形成了ProfiNet的網絡方案，主要包括：（1）基於組件對象模型（COM）的分布式自動化係統；（2）規定了ProfiNet現場總線和標準以太網之間的開放

、透明通信
；（3）提供了一個獨立於製造商，包括設備層和係統層的係統模型。
    
    ProfiNet采用標準TCP/IP十以太網作為連接介質，采用標準TCP/IP協議加上應用層的RPC/DCOM來完成節點間的通信和網絡尋址。它可以同時掛接傳統Profibus係統和新型的智能現場設備。現有的Profibus網段可以通過一個代理設備（proxy）連接到ProfiNet網絡當中
，使整Profibus設備和協議能夠原封不動地在Pet中使用。傳統的Profibus設備可通過代理proxy與ProFiNET上麵的COM對象進行通信，並通過OLE自動化接口實現COM對象間的調用。
    
    （三）HSE

    基金會現場總線FF於2000年發布Ethernet規範，稱HSE（High Speed Ethernet）。HSE是以太網協議IEEE 802．3，TCP/IP協議族與FF Ill的結合體。FF現場總線基金會明確將HSE定位於實現控製網絡與Internet的集成。

    （四）Ethernet/IP

    Ethernet/IP是適合工業環境應用的協議體係。它是由ODVA（Open Devicenet Vendors Asso-cation）和ControlNet International兩大工業組織推出的最新成員與DeviceNet和ControlNet一樣
，它們都是基於CIP（Control and Information Proto-Col）協議的網絡。它是一種是麵向對象的協議，能夠保證網絡上隱式（控製）的實時I/O信息和顯式信息（包括用於組態、參數設置、診斷等）的有效傳輸。

    Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的應用層協議CIP。因此，它們使用相同的對象庫和一致的行業規範，具有較好的一致性。Ethernet/IP采用標準的Ethernet和TCP/IP技術傳送CIP通信包


，這樣通用且開放的應用層協議CIP加上已經被廣泛使用的Ethernet和TCP/IP協議
，就構成Ethernet/IP協議的體係結構。

    （一）應用廣泛

    以太網是應用最廣泛的計算機網絡技術
，幾乎所有的編程語言如Visual C＋＋、Java、VisualBasic等都支持以太網的應用開發。
    
    （二）通信速率高

    目前，10、100 Mb/s的快速以太網已開始廣泛應用，1Gb/s以太網技術也逐漸成熟，而傳統的現場總線最高速率隻有12Mb/s（如西門子Profibus-DP）。顯然
，以太網的速率要比傳統現場總線要快的多，完全可以滿足工業控製網絡不斷增長的帶寬要求。

    （三）成本低廉

    以太網網卡的價格較之現場總線網卡要便宜得多（約為1/10）；另外，以太網已經應用多年，人們對以太網的設計
、應(ying)用(yong)等(deng)方(fang)麵(mian)有(you)很(hen)多(duo)經(jing)驗(yan)，具(ju)有(you)相(xiang)當(dang)成(cheng)熟(shu)的(de)技(ji)術(shu)。大(da)量(liang)的(de)軟(ruan)件(jian)資(zi)源(yuan)和(he)設(she)計(ji)經(jing)驗(yan)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)和(he)培(pei)訓(xun)費(fei)用(yong)
，降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)的(de)整(zheng)體(ti)成(cheng)本(ben)，並(bing)大(da)大(da)加(jia)快(kuai)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)和(he)推(tui)廣(guang)速(su)度(du)。

    （四）資源共享能力強

    隨著Internet/ Intranetdefazhan，yitaiwangyishentoudaogegejiaoluo，wangluoshangdeyonghuyijiechuleziyuandiliweizhishangdeshufu，zailianrenhulianwangderenheyitaijisuanjishangjiunengliulangongyekongzhixianchangdeshuju，shixian“控管一體化”，這是其他任何一種現場總線都無法比擬的。

以(yi)太(tai)網(wang)的(de)引(yin)人(ren)將(jiang)為(wei)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)後(hou)續(xu)發(fa)展(zhan)提(ti)供(gong)可(ke)能(neng)性(xing)，用(yong)戶(hu)在(zai)技(ji)術(shu)升(sheng)級(ji)方(fang)麵(mian)無(wu)需(xu)獨(du)自(zi)的(de)研(yan)究(jiu)投(tou)人(ren)，對(dui)於(yu)這(zhe)一(yi)點(dian)
，任(ren)何(he)現(xian)有(you)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)技(ji)術(shu)都(dou)是(shi)無(wu)法(fa)比(bi)擬(ni)的(de)。同(tong)時(shi)，機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)、智能技術的發展都要求通信網絡具有更高的帶寬和性能
，通信協議有更高的靈活性
，這些要求以太網都能很好地滿足。
    
五
、工業以太網在控製領域應用現狀

    gongyeyitaiwangyuxianchangzongxianxiangbi，tanengtigongyigekaifangdebiaozhun，shiqiyecongxianchangkongzhidaoguanlicengshixianquanmiandewufengdexinxijicheng

，jiejueleyouyuxieyishangdebutongdaozhide“自動化孤島”問題
，但從目前的發展看
，工業以太網在控製領域的應用主要體現在以下幾種形式。

    （一）混合Ethernet/Fieldbus的網絡結構

    zhezhongjiegoushijishangjiushixinxiwangluohekongzhiwangluodeyizhongdianxingdejichengxingshi。yitaiwangzhengzaizhubuxiangxianchangshebeijishenrufazhan，bingjinkenengdeheqitawangluoxingshizouxiangronghe，danyitaiwangheTCP/IP原本不是麵向控製領域的
，在體係結構、協議規則、物理介質、數據、軟件、實(shi)驗(yan)環(huan)境(jing)等(deng)諸(zhu)多(duo)方(fang)麵(mian)並(bing)不(bu)成(cheng)熟(shu)，而(er)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)能(neng)完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)現(xian)代(dai)企(qi)業(ye)對(dui)底(di)層(ceng)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)的(de)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)，實(shi)現(xian)真(zhen)正(zheng)的(de)全(quan)分(fen)布(bu)式(shi)係(xi)統(tong)。因(yin)此(ci)，在(zai)企(qi)業(ye)信(xin)息(xi)層(ceng)采(cai)用(yong)以(yi)太(tai)網(wang)，而(er)在(zai)底(di)層(ceng)設(she)備(bei)級(ji)采(cai)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)
，通(tong)過(guo)通(tong)信(xin)控(kong)製(zhi)器(qi)實(shi)現(xian)兩(liang)者(zhe)的(de)信(xin)息(xi)交(jiao)換(huan)。

    （二）專用工業以太控製網絡

    如何利用工業以太網單獨作為控製網絡是工業以太網的發展方向之一，也是工業控製領域的研究熱點之一。如德國Jetter AG公司的新一代控製係統JetWeb
，是融現場總線技術、100Mb/s以太網技術
、CNC技術、PLC技術、可(ke)視(shi)化(hua)人(ren)機(ji)接(jie)口(kou)技(ji)術(shu)和(he)全(quan)球(qiu)化(hua)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)技(ji)術(shu)為(wei)一(yi)體(ti)的(de)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，同(tong)時(shi)具(ju)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)兼(jian)容(rong)性(xing)

，可(ke)兼(jian)容(rong)第(di)三(san)方(fang)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)產(chan)品(pin)，提(ti)出(chu)“網絡就是控製器”的觀點，是取代所有底層現場總線的工業網絡結構。

    這(zhe)種(zhong)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)是(shi)將(jiang)以(yi)太(tai)網(wang)貫(guan)穿(chuan)於(yu)整(zheng)個(ge)網(wang)絡(luo)各(ge)層(ceng)次(ci)，使(shi)它(ta)成(cheng)為(wei)透(tou)明(ming)的(de)覆(fu)蓋(gai)整(zheng)個(ge)企(qi)業(ye)範(fan)圍(wei)的(de)應(ying)用(yong)實(shi)體(ti)。它(ta)實(shi)現(xian)了(le)辦(ban)公(gong)自(zi)動(dong)化(hua)與(yu)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)無(wu)縫(feng)結(jie)合(he)，實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)單(dan)層(ceng)的(de)扁(bian)平(ping)結(jie)構(gou)，其(qi)良(liang)好(hao)的(de)可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)和(he)互(hu)連(lian)性(xing)，使(shi)之(zhi)成(cheng)為(wei)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)全(quan)開(kai)放(fang)網(wang)絡(luo)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)的(de)大(da)統(tong)一(yi)。

    （三）基於Web的網絡監控平台

    嵌人式以太網是最近網絡應用熱點，就是通過Internet使所有連接網絡的設備彼此互通，從計算機、PDA
、通信設備到儀器儀表、家用電器等。在企業內部
，可以利用企業信息網絡，進行工廠實時運行數據的發布和顯示，管理者通過Web瀏覽器對現場工況進行實時遠程監控
、遠程設備調試和遠程設備故障診斷和處理。實現的最簡單辦法就是采用獨立的以太網控製器，連接具有TCP/IP界麵的控製主機以及具有RS-232或RS-4.85接口的現場設備。以太網控製器在這裏扮演了通用計算機網絡和現場各類設備之間的一個橋梁
，如台灣泓格科技的I-7188EX/EN係列嵌入式控製器。