以太網長期以來一直是控制局域網 (LAN) 和廣域網(WAN) 中數據傳輸方式的事實協議，其優(yōu)勢在企業(yè)業(yè)務領域已是眾所周知- 互操作性、冗余、靈活、可擴展、快速，而且具有成本效益。在過去的幾十年中，以太網發(fā)展迅速，并快速進入工業(yè)應用領域。
TCP/IP 辦公室應用中使用的以太網層協議最初給業(yè)界帶來挑戰(zhàn)是因為其數據包會通過可變通路廣播到所有節(jié)點，沒有確定的目標時間和后續(xù)延遲，因此無法實現機器到機器 (M2M) 通信所需的“實時”數據傳輸。現在開發(fā)了多種以太網協議，不但可以提供以太網的所有優(yōu)勢，還可通過改良提供更低的延遲和確定性。這些協議包括 ModbusTCP/IP™、EtherCat™、EtherNet/IP™ 和 PROFINET™。因此，以太網在工業(yè)自動化應用中的使用越來越多，迅速代替了傳統(tǒng)的 Fieldbus 協議 - 后者通常更復雜、經常具有專用性并且距離和性能有限。實際上，工業(yè)以太網的規(guī)?，F在已超過傳統(tǒng)的Fieldbus，并且年增長速度幾乎是 Fieldbuses 的四倍。
理解術語
工業(yè)領域中有很多容易混淆的術語－比如工業(yè)以太網和物聯網 (IIoT)、以及工業(yè) 4.0 和智能制造。工業(yè)以太網用于描述使用以太網的工業(yè)通信協議，而 IIoT（由 IoT 發(fā)展而來）、工業(yè) 4.0 和智能制造是可互換使用的，均指將工業(yè)生產和運營與實時數字數據、機器學習和人工智能結合的趨勢。術語工業(yè) 4.0 表示這個趨勢可視為第四次工業(yè)革命－第一次是 19 世紀早期液壓和蒸汽動力機器的使用，第二次是 20 世紀早期出現鋼、電和裝配生產線，第三次是 20 世紀 60 年代在工廠環(huán)境中引入計算機。
工業(yè)以太網實際上是工業(yè) 4.0 和 IIoT 背后的關鍵驅動因素，因為它在制造領域的人機之間實現了全新水平的互連接性和通信，同時可提供實時信息以更好地控制和了解整個供應鏈、自動化和簡化維護、并改進協作和生產力－換句話說，就是智能制造。因為以太網協議可用于在 LAN 和 WAN 中傳輸數據，所以工業(yè)以太網也為在車間和辦公室間更好地共享信息鋪平了道路。借助龐大的以太網 IT 技師群體和工具，支持也變得更簡單。
工業(yè)環(huán)境是苛刻的
傳統(tǒng)的以太網通常安裝在相對清潔舒適的環(huán)境中，例如辦公室建筑、學校和醫(yī)院。而工業(yè)以太網恰恰與此相反。工業(yè)以太網用在工廠中，甚至是長距離傳送機外和礦山內。這些環(huán)境都會給線纜帶來巨大壓力。機械壓力包括沖擊、持續(xù)移動（機械臂和轉盤）、以及振動。切口會使?jié)駳夂突瘜W物質進入線纜，而某些行業(yè)（例如食品和飲料）每天會用軟管沖洗設備（包括線纜）。氣候壓力根據熱環(huán)境（烘焙、煉鋼）和冷環(huán)境中的溫度而變化。變速電機驅動 (VFD)、電機、接觸器和其他設備的電磁噪音會進入以太網線和設備。這些“MICE”壓力因素可能是工業(yè)以太網線故障的主要原因，而且這些故障可能是間歇性的并且難以診斷。面臨環(huán)境挑戰(zhàn)，使用福祿克線纜測試儀可對TIA 1005中的E1、E2、E3等級環(huán)境下的標準要求進行驗證。
機器對延遲更敏感
大部分人使用以太網連接網絡、無線接入點、服務器、電話、電子郵件或打印機。以太網原本就是在人和設備（如打印機）之間傳輸數據包（又稱幀）。傳輸一個數據包需要的時間通常小于一毫秒。如果由于某些原因，數據包在第一次無法完成傳輸，以太網會一直嘗試，直到傳輸成功。在打印一份 2 頁的文檔時，這可能造成 2 秒延遲－而且沒有人會發(fā)現或關心。
工業(yè)以太網將機器連接到其他運行著重要、時間敏感、有時候是危險任務的機器。考慮工業(yè)以太網控制一臺機器將一輛未裝配完的汽車送到下一個裝配站?？梢韵胂瘢苿渝e誤會傷害設備或人，或者影響質量或生產速度。和打印機不同，如果有幾個以太網數據包延遲了即使不到一秒，也必須停止機器以避免潛在的安全問題。讓一切恢復安全狀態(tài)并重啟機器可能需要數小時的時間– 僅僅因為有幾個數據包丟失或延遲。
除以太網的各種優(yōu)勢外，人們還為工業(yè)環(huán)境設定了各種標準，從而在苛刻的工業(yè)環(huán)境中運行的時間敏感應用可以可靠地運行。
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