所謂工業(yè)以太網，一般來講是指技術上與商用以太網（即IEEE802.3標準）兼容，但在產品設計時，在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。
隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展與普及推廣，Ethernet技術也得到了迅速的發(fā)展，Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術的發(fā)展，給解決Ethernet通信的非確定性問題帶來了希望，并使Ethernet全面應用于工業(yè)控制領域成為可能。
工業(yè)控制網絡不同于普通數(shù)據(jù)網絡的最大特點在于它必須滿足控制作用對實時性的要求，即信號傳輸要足夠的快和滿足信號的確定性。實時控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準確定時刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式，網絡負荷較大時，網絡傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求，因此傳統(tǒng)以太網技術難以滿足控制系統(tǒng)要求準確定時通信的實時性要求，一直被視為非確定性的網絡。
然而，快速以太網與交換式以太網技術的發(fā)展，給解決以太網的非確定性問題帶來了新的契機，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(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網絡負荷的減輕和網絡傳輸延時的減小，即網絡碰撞機率大大下降。其次，采用星型網絡拓撲結構，交換機將網絡劃分為若干個網段。Ethernet交換機由于具有數(shù)據(jù)存儲、轉發(fā)的功能，使各端口之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)幀能夠得到緩沖，不再發(fā)生碰撞；同時交換機還可對網絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行過濾，使每個網段內節(jié)點間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本地網段內進行，而不需經過主干網，也不占用其它網段的帶寬，從而降低了所有網段和主干網的網絡負荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩對雙絞線（或兩根光纖）上分別同時接收和發(fā)送報文幀，也不會發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線器和全雙工通信，可使網絡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通信確定性和實時性大大提高。
由于工業(yè)自動化網絡控制系統(tǒng)不單單是一個完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，而且還是一個借助網絡完成控制功能的自控系統(tǒng)。它除了完成數(shù)據(jù)傳輸之外，往往還需要依靠所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和指令，執(zhí)行某些控制計算與操作功能，由多個網絡節(jié)點協(xié)調完成自控任務。因而它需要在應用、用戶等高層協(xié)議與規(guī)范上滿足開放系統(tǒng)的要求，滿足互操作條件。
對應于ISO/OSI七層通信模型，以太網技術規(guī)范只映射為其中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；而在其之上的網絡層和傳輸層協(xié)議，目前以TCP/IP協(xié)議為主（已成為以太網之上傳輸層和網絡層“事實上的”標準）。而對較高的層次如會話層、表示層、應用層等沒有作技術規(guī)定。目前商用計算機設備之間是通過FTP（文件傳送協(xié)議）、Telnet（遠程登錄協(xié)議）、SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）、HTTP（WWW協(xié)議）、SNMP（簡單網絡管理協(xié)議）等應用層協(xié)議進行信息透明訪問的，它們如今在互聯(lián)網上發(fā)揮了非常重要的作用。但這些協(xié)議所定義的數(shù)據(jù)結構等特性不適合應用于工業(yè)過程控制領域現(xiàn)場設備之間的實時通信。
為滿足工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的應用要求，必須在Ethernet+TCP/IP協(xié)議之上，建立完整的、有效的通信服務模型，制定有效的實時通信服務機制，協(xié)調好工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中實時和非實時信息的傳輸服務，形成為廣大工控生產廠商和用戶所接收的應用層、用戶層協(xié)議，進而形成開放的標準。為此，各現(xiàn)場總線組織紛紛將以太網引入其現(xiàn)場總線體系中的高速部分，利用以太網和TCP/IP技術，以及原有的低速現(xiàn)場總線應用層協(xié)議，從而構成了所謂的工業(yè)以太網協(xié)議，如 HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。
滬公網安備31010802001143號
