前言
现场总线的出现极大地推动了面向设备的自动化系统的发展。现场总线存在成本高、速度低和支持应用有限等缺陷。总线通信协议的多样性使得不同总线产品无法互连互用，限制了现场总线工业网络的进一步发展。 随着以太网技术的发展，特别是高速以太网的出现，以太网能够克服自身缺陷，进入工业领域成为工业以太网。这使得人们可以用以太网设备取代昂贵的工业网络设备。以太网的主要缺陷
在探讨以太网在工业应用中的解决方案之前，有必要了解以太网的通信机制。 以太网遵循IEEE 802.3标准，可以在光缆和双绞线上传输。它最早出现在1972年，由Xerox PARC创建。当前以太网采用星型和总线型结构，传输速率为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s或更高。 以太网产生延迟的主要原因是冲突，其原因是它利用了CSMA/CD技术。在传统的共享网络中，以太网中所有站点使用相同的物理介质连接，这意味着当两台设备同时发送信号时，就会出现信号之间的相互冲突。 为了解决这个问题，以太网规定，在某个站点访问介质之前，必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。如果有，则必须等待，此时就发生了冲突。为了减少冲突发生的概率，以太网常采用1-持续CSMA、非持续CSMA和P-持续CSMA算法。 由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求。将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷：1.1 不确定性
由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时更明显。对于一个工业网络，如果存在大量的冲突，就必须多次重发数据，使得网络通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中，这种从一处到另一处的不确定性必然会带来系统控制性能的降低。1.2 非实时性
在工业控制系统中，实时可定义为系统对某事件的反应时间的可测性。也就是说，在一个事件发生后，系统必须在一个可以准确预见的时间范围内做出反应。工业上对数据的传递的实时性要求十分严格，往往数据的更新是在数十毫秒内完成的。而同样由于以太网存在的CSMA/CD机制，当发生冲突的时候，就得重发数据，最多可以尝试16次之多。很明显，这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。而且一旦出现掉线，哪怕是仅仅几秒钟的时间，就有可能造成整个生产的停止甚至是设备、人身安全事故。1.3 可靠性
由于以太网在设计之初并不是从工业网络应用出发的。当它应用到工业现场，面对恶劣的工况、严重的线间干扰等，这些都必然会引起其可靠性降低。在生产环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性和可维护性，即保证一个网络系统中任何组件发生故障时，不会导致应用程序、操作系统甚至网络系统的崩溃和瘫痪。以太网工业应用解决机制
针对以太网存在的三大缺陷和工业领域对工业网络的特殊要求，目前已采用多种方法来改善以太网的性能和品质，以满足工业领域的要求。下面介绍几种解决机制：2.1 交换技术
为了改善以太网负载较重时的网络拥塞问题，可以使用以太网交换机（switch）。它采用将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术。各个冲突域之间用交换机连接，以减少CSMA/CD机制带来的冲突问题和错误传输。这样可以尽量避免冲突的发生，提高系统的确定性，但该方法成本较高，在分配和缓冲过程中存在一定的延时。2.2 高速以太网
当网络中的负载越大的时候，发生冲突的概率也就越大。有资料显示，当一个网络的负荷低于36%时，基本上不会发生冲突，在负荷为10%以下时，10M以太网冲突概率为每五年一次。100M以太网冲突概率比10M以太网小两个数量级，即每五百本文原创来源：电气TV网，欢迎收藏本网址，收藏不迷路哦！
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