工業(yè)以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。以前，以太網(wǎng)一般是在商業(yè)應(yīng)用中作為辦公網(wǎng)絡(luò)用的，目前以太網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用中的使用成為熱點(diǎn)，將來(lái)工業(yè)以太網(wǎng)由可能成為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要形式，形成一網(wǎng)到底的局面。

為什么人們要試圖在工業(yè)應(yīng)用中使用以太網(wǎng)哪?這是因?yàn)椋壳耙蕴W(wǎng)是應(yīng)用中最為廣泛的一種局域網(wǎng)，以太網(wǎng)商業(yè)上的巨大成功、很高的認(rèn)知度以及技術(shù)上的進(jìn)步，使得以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域中使用會(huì)帶來(lái)多方面的好處。

1. 使用以太網(wǎng)要比其它現(xiàn)場(chǎng)總線容易。

這體現(xiàn)在幾個(gè)方面：一般情況下，用戶或多或少會(huì)有一些以太網(wǎng)的知識(shí)和使用經(jīng)驗(yàn)，這可以降低用戶培訓(xùn)所需要的時(shí)間和資金上的投入;以太網(wǎng)技術(shù)的廣泛使用使得人類積累了很多相關(guān)知識(shí)，碰到問(wèn)題比較容易解決;以太網(wǎng)產(chǎn)品種類豐富，由很多相關(guān)的軟件硬件產(chǎn)品，使得以太網(wǎng)技術(shù)容易使用;以太網(wǎng)有很多種，可支持多種傳輸介質(zhì)、多種傳輸速率，滿足各種應(yīng)用的需求。

2. 以太網(wǎng)產(chǎn)品的價(jià)格比較低廉。

由于以太網(wǎng)市場(chǎng)空間大，以太網(wǎng)產(chǎn)品通常可以把批量做的比較大，并且以太網(wǎng)市場(chǎng)產(chǎn)品供應(yīng)商很多，競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品價(jià)格低廉，使用以太網(wǎng)就會(huì)降低成本。目前雖然商業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品的價(jià)格很低，但是工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品的價(jià)格仍然較高，如果工業(yè)以太網(wǎng)能夠廣泛應(yīng)用，成本和價(jià)格自然會(huì)降下來(lái)。

3. 以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅猛，技術(shù)先進(jìn)，是現(xiàn)場(chǎng)總線所無(wú)法比擬的。

就傳輸速率而言，目前以太網(wǎng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到10Gbit/s，而現(xiàn)場(chǎng)總線的傳輸速率一般都在10Mbit/s以下。

4. 信息集成更加方便。

由于很多企業(yè)局域網(wǎng)用的是以太網(wǎng)，在工業(yè)應(yīng)用中也使用以太網(wǎng)，可以使得信息集成更加方便。而通過(guò)把工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，甚至因特網(wǎng)相集成，可以使得電子商務(wù)、電子制造等的實(shí)現(xiàn)更加方便。

5. 符合控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)扁平化的要求。

目前，控制網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是多層的，分的層次越多，系統(tǒng)越復(fù)雜，維護(hù)越困難。如果使用工業(yè)以太網(wǎng)，完全可以實(shí)現(xiàn)信息層網(wǎng)絡(luò)和控制層網(wǎng)絡(luò)所需要的功能，所以，最終可能扁平化為一層，出現(xiàn)以太網(wǎng)“一網(wǎng)打盡”的局面。

但是，在工業(yè)應(yīng)用中廣泛采用以太網(wǎng)面臨兩大問(wèn)題。首先，以太網(wǎng)最初是為辦公自動(dòng)化應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的，是一種非確定性的網(wǎng)絡(luò)，并且工作環(huán)境往往很好。而工業(yè)應(yīng)用中的部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性要求很高，否則會(huì)發(fā)生事故;并且工業(yè)應(yīng)用的環(huán)境比較惡劣，比如強(qiáng)震動(dòng)、高溫或低溫、高濕度、強(qiáng)電磁干擾等。其次，以太網(wǎng)是介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC-Medium Access Control)協(xié)議使用帶碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)(CSMA/CD-Carrier Sense /Multiple Access with Collision Detection )的網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)稱，它本身并不提供標(biāo)準(zhǔn)的面向工業(yè)應(yīng)用的應(yīng)用層協(xié)議。所以，為了滿足工業(yè)應(yīng)用的要求，必須在以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP技術(shù)的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的工作。概括的說(shuō)，對(duì)于前一個(gè)問(wèn)題，解決方法是做一些改進(jìn)，使得以太網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)確定性通信，并且能在惡劣環(huán)境下正常工作;對(duì)于后一個(gè)問(wèn)題，解決方法由3種：一種是把現(xiàn)有的工業(yè)應(yīng)用協(xié)議與以太網(wǎng)、TCP/IP集成在一起;另外一種是在以太網(wǎng)和現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間安裝網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換;還有一種方法是干脆重新開(kāi)發(fā)應(yīng)用層協(xié)議。

目前，已經(jīng)形成較有影響的工業(yè)以太網(wǎng)有基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線高速以太網(wǎng)(FFHSE-Foundation Fieldbus High-Speed Ethernet)、Ethernet/IP、PROFINET、Modbus TCP/IP等。

[[185912]]

EtherNet/IP

[[185913]]

PROFINET

多種工業(yè)以太網(wǎng)的存在有帶來(lái)一個(gè)新的問(wèn)題：各種工業(yè)以太網(wǎng)使用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議互不兼容，雖然這些協(xié)議都可以在同一個(gè)以太網(wǎng)上運(yùn)行，但是為不類型的工業(yè)以太網(wǎng)開(kāi)發(fā)的設(shè)備之間仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)互操作。為了解決這些問(wèn)題，用于過(guò)程控制的對(duì)象連接與嵌入[OPC-Object Linking and Embedding(OLE) for Process Control]基金會(huì)與2003年6月發(fā)布了OPC數(shù)據(jù)交換(OPCDX-OPC Data eXchangs)標(biāo)準(zhǔn)。OPC 基金會(huì)是一個(gè)致力于提高自動(dòng)化系統(tǒng)中的互操作性的非盈利組織，它所制定的OPC 系列標(biāo)準(zhǔn)是在微軟的組件對(duì)象模型(COM-Component Object Modle)、分布式組件對(duì)象模型(DCOM-Distributed Component Object Modle)及OLE的基礎(chǔ)上制定的關(guān)于工業(yè)自動(dòng)化軟件開(kāi)發(fā)的一系列標(biāo)準(zhǔn)。

[[185914]]

研華的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)

目前在工業(yè)應(yīng)用中，信息層網(wǎng)絡(luò)大量用的是以太網(wǎng)，通常使用商用以太網(wǎng)。在控制層，工業(yè)以太網(wǎng)也已經(jīng)有許多應(yīng)用，并且增長(zhǎng)很迅速。在設(shè)備層，工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用還不是很多。雖然用以太網(wǎng)來(lái)連接變頻器、機(jī)器人等復(fù)雜設(shè)備還是比較合適的，但用以太網(wǎng)連接簡(jiǎn)單的傳感器或執(zhí)行器還體現(xiàn)不出自身的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展、以太網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步、工廠網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步扁平化，在未來(lái)的工業(yè)應(yīng)用中，出現(xiàn)以太網(wǎng)“一網(wǎng)打盡”的局面也是可能的。