一、 概述
眾所周知，在企業(yè)信息系統(tǒng)中，以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)實(shí)時(shí)控制是傳統(tǒng)以太網(wǎng)的延伸，幫助用戶構(gòu)建更加開放集成的工業(yè)自動(dòng)化和信息化網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，它是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和通用工業(yè)協(xié)議的結(jié)合。首先他滿足了工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)性要求，最初的以太網(wǎng)采用的CSMA/CD無(wú)法滿足工業(yè)實(shí)時(shí)性需求，當(dāng)時(shí)采用的主要是現(xiàn)場(chǎng)總線和令牌環(huán)網(wǎng)，隨著技術(shù)的改進(jìn)，交換機(jī)在實(shí)時(shí)性方面已經(jīng)滿足從高精度時(shí)間同步（+-100ns）、分布式伺服控制、離散控制、過(guò)程控制到安全系統(tǒng)等所有工業(yè)應(yīng)用要求，并支持現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷和組態(tài)；當(dāng)然，EtherNet/IP產(chǎn)品也可使用其他標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)上的服務(wù)如HTTP、SNMP等.。這意味著，工業(yè)自動(dòng)化和企業(yè)信息系統(tǒng)更直接的集成，比如，無(wú)須附加編程，相關(guān)人員就可方便地通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器來(lái)組態(tài)、診斷并監(jiān)視工廠設(shè)備。此外，EtherNet/IP還從EMC、安裝防護(hù)等級(jí)各方面做出規(guī)定，保證EtherNet/IP產(chǎn)品的嚴(yán)格工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。
二、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)
2.1 通信確定性與實(shí)時(shí)性
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，即信號(hào)傳輸要足夠快和滿足信號(hào)的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對(duì)某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新。由于EtherNet采用CSMA/CD方式，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求，故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)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(jī)，使這一應(yīng)用成為可能。首先，EtherNet的通信速率從10M、100M增大到如今的1000M、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(wǎng)絡(luò)負(fù)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(jī)率大大下降。其次，采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)網(wǎng)段。EtherNet交換機(jī)由于具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)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(shí)交換機(jī)還可對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，使每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本地網(wǎng)段內(nèi)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(fù)荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩對(duì)雙絞線（或兩根光纖）上分別同時(shí)接收和發(fā)送報(bào)文幀，也不會(huì)發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線器和全雙工通信，可使網(wǎng)絡(luò)上的沖突域不復(fù)存在（全雙工通信），或碰撞機(jī)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。
2.2 穩(wěn)定性與可靠性
傳統(tǒng)的EtherNet并不是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，沒(méi)有考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性需要。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，因此對(duì)設(shè)備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。在工廠環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須具備較好的可靠性、可恢復(fù)性及可維護(hù)性。為了解決在不間斷的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定工作的問(wèn)題，德國(guó)Hirschmann等公司專門開發(fā)和生產(chǎn)了工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)等產(chǎn)品，安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌上，并有冗余電源供電。
2.3 安全性
工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全是工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用必須考慮的另一個(gè)安全性問(wèn)題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即信息管理層、過(guò)程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，合成一體，使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高，并可與Internet無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，提高工廠的運(yùn)作效率。但同時(shí)也引人了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全向題，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡(luò)安全威脅。一般情況下，可以采用網(wǎng)關(guān)或防火墻等對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離，還可以通過(guò)權(quán)限控制、數(shù)據(jù)加密等多種安全機(jī)制加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全管理。
2.4 總線供電問(wèn)題
總線供電（或稱總線饋電）是指連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，還能給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供工作電源。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電可以采取以下方法：
（1）在目前以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)匦薷奈锢韺拥募夹g(shù)規(guī)范，將以太網(wǎng)的曼徹斯特信號(hào)調(diào)制到一個(gè)直流或低頻交流電源上，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備端再將這兩路信號(hào)分離開來(lái)。 （2）不改變目前物理層的結(jié)構(gòu)，而通過(guò)連接電纜中的空閑線纜為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供電源。