所謂工業(yè)以太網(wǎng)，一般來(lái)講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標準）兼容，但在產(chǎn)品設計時(shí)，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的需要。
隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及推廣，Ethernet技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術(shù)的發(fā)展，給解決Ethernet通信的非確定性問(wèn)題帶來(lái)了希望，并使Ethernet全面應用于工業(yè)控制領(lǐng)域成為可能。
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )不同于普通數據網(wǎng)絡(luò )的最大特點(diǎn)在于它必須滿(mǎn)足控制作用對實(shí)時(shí)性的要求，即信號傳輸要足夠的快和滿(mǎn)足信號的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對某些變量的數據準確定時(shí)刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式，網(wǎng)絡(luò )負荷較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò )傳輸的不確定性不能滿(mǎn)足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求，因此傳統以太網(wǎng)技術(shù)難以滿(mǎn)足控制系統要求準確定時(shí)通信的實(shí)時(shí)性要求，一直被視為非確定性的網(wǎng)絡(luò )。
然而，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給解決以太網(wǎng)的非確定性問(wèn)題帶來(lái)了新的契機，使這一應用成為可能。首先，Ethernet的通信速率從 10M、100M增大到如今的1 000M、10G，在數據吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )負荷的減輕和網(wǎng)絡(luò )傳輸延時(shí)的減小，即網(wǎng)絡(luò )碰撞機率大大下降。其次，采用星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，交換機將網(wǎng)絡(luò )劃分為若干個(gè)網(wǎng)段。Ethernet交換機由于具有數據存儲、轉發(fā)的功能，使各端口之間輸入和輸出的數據幀能夠得到緩沖，不再發(fā)生碰撞；同時(shí)交換機還可對網(wǎng)絡(luò )上傳輸的數據進(jìn)行過(guò)濾，使每個(gè)網(wǎng)段內節點(diǎn)間數據的傳輸只限在本地網(wǎng)段內進(jìn)行，而不需經(jīng)過(guò)主干網(wǎng)，也不占用其它網(wǎng)段的帶寬，從而降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )負荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩對雙絞線(xiàn)（或兩根光纖）上分別同時(shí)接收和發(fā)送報文幀，也不會(huì )發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線(xiàn)器和全雙工通信，可使網(wǎng)絡(luò )上的沖突域不復存在（全雙工通信），或碰撞機率大大降低（半雙工），因此使Ethernet通信確定性和實(shí)時(shí)性大大提高。
由于工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )控制系統不單單是一個(gè)完成數據傳輸的通信系統，而且還是一個(gè)借助網(wǎng)絡(luò )完成控制功能的自控系統。它除了完成數據傳輸之外，往往還需要依靠所傳輸的數據和指令，執行某些控制計算與操作功能，由多個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)協(xié)調完成自控任務(wù)。因而它需要在應用、用戶(hù)等高層協(xié)議與規范上滿(mǎn)足開(kāi)放系統的要求，滿(mǎn)足互操作條件。
對應于ISO/OSI七層通信模型，以太網(wǎng)技術(shù)規范只映射為其中的物理層和數據鏈路層；而在其之上的網(wǎng)絡(luò )層和傳輸層協(xié)議，目前以TCP/IP協(xié)議為主（已成為以太網(wǎng)之上傳輸層和網(wǎng)絡(luò )層“事實(shí)上的”標準）。而對較高的層次如會(huì )話(huà)層、表示層、應用層等沒(méi)有作技術(shù)規定。目前商用計算機設備之間是通過(guò)FTP（文件傳送協(xié)議）、Telnet（遠程登錄協(xié)議）、SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議）、HTTP（WWW協(xié)議）、SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議）等應用層協(xié)議進(jìn)行信息透明訪(fǎng)問(wèn)的，它們如今在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)揮了非常重要的作用。但這些協(xié)議所定義的數據結構等特性不適合應用于工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域現場(chǎng)設備之間的實(shí)時(shí)通信。
為滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)控制系統的應用要求，必須在Ethernet+TCP/IP協(xié)議之上，建立完整的、有效的通信服務(wù)模型，制定有效的實(shí)時(shí)通信服務(wù)機制，協(xié)調好工業(yè)現場(chǎng)控制系統中實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息的傳輸服務(wù)，形成為廣大工控生產(chǎn)廠(chǎng)商和用戶(hù)所接收的應用層、用戶(hù)層協(xié)議，進(jìn)而形成開(kāi)放的標準。為此，各現場(chǎng)總線(xiàn)組織紛紛將以太網(wǎng)引入其現場(chǎng)總線(xiàn)體系中的高速部分，利用以太網(wǎng)和TCP/IP技術(shù)，以及原有的低速現場(chǎng)總線(xiàn)應用層協(xié)議，從而構成了所謂的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如 HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號
