文档介绍：工业以太网技术发展及展望
1 引言
工业以太网是当前工业控制领域新的研究热点。其研究目前还有许多不成熟的地方，但由于其具有巨大的应用前景，已经吸引了众多研究机构和公司进行研究探索。以太网具备可扩展性，可靠性，成本低廉以及拥有大量的网络管因此也就导致了不同的工业以太网标准的存在。目前主要的竞争对手有由FF的HI发展而来的HSE，ModbuS/TCP (基于TCP/IP的ModbuS协议)、EtherNet/IP (基于TCP/IP的ControlNet/DeviceNet)和基于以太网的Profinet协议等。
4 工业控制网络的特殊性
以太网由于其低成本高速度等各个优势，成为世界上应用最多的网络，但工业控制网络的通信存在特殊性，主要包括以下几点[3]：
1、数据（信息）长度较小；
2、周期和非周期信息同时存在。在正常工作状态下，周期性信息较多，而非周期信息较少；
3、信息流向的单一性较强；
4、确定性或实时性要求高，因为工业现场设备向网络上发送数据都遵循严格的时序；
5、可靠性、环境适用性、网络安全要求高。
由此，在工业自动化领域应用以太网技术时，首先必须满足确定性和实时性的要求。此外，传统的以太网所用的接插件、集线器、交换机与电缆等都是应用于办公室的，不符合工业现场的应用。
5 以太网用于工业存在问题[4]
传输的实时性和确定性
以太网采用带有冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）以及二进制指数退避算法（BEB），其实质是一种非确定性的网络系统。因此对于响应时间要求严格的控制过程会存在产生冲突的可能性，造成响应时间不确定，使信息不能按要求正常传递，无法满足工业控制网络所要求的数据传输的实时性和确定性。以太网的不确定性是影响以太网长期无法直接进入过程控制领域的重要原因之一 。
工业可靠性
安装在工业现场的设备应该具有高可靠性，即能够耐冲击、耐振动、耐腐蚀、防尘、防水以及具有较好的电磁兼容性。而传统的以太网主要应用于办公自动化领域，没有考虑工业现场环境的适应性需要。其所用插接件、集线器、交换机和电缆等都是为办公室应用而设计的，抗干扰能力差，不符合工业现场恶劣环境的要求。
缺乏应用于控制领域的应用层协议
以太网标准仅仅定义了ISO/OSI参考模型的物理层和数据链路层，即使再加上TCP/IP协议也只是提供了网络层和传输层的功能。两个设备要想正常通信必须使用相同的语言规则，也就是说还必须有统一的应用层协议。目前，商用计算机通信领域采用的应用层协议主要是FTP，Telnet，SMTP，HTTP等。这些协议所规定的数据结构等特性不适合工业控制现场设备之间的实时通信。因此，必须制定统一的适用于控制领域的应用层协议。
6 IEC61158 [5]
数字技术标准的制定往往早于产品的开发，国际电工委员会极为重视现场总线标准的制定，也历经了长期而缓慢的进程。随着以太网技术被工业自动化系统广泛接受，为了满足高实时性能应用的需要，产生了实时以太网（Real Time Ethenet，简称RTE）, IEC61158 。
IEC61158第四版规定了20种现场总线、工业以太网和实时以太网。其具体类型详见下表。
表1 IEC61158