全新的工业级性能

应用层封装

Schneider Electric推出的“透明工厂”是工业以太网“封装”技术的典型应用，其核心是Ethernet和TCP/IP，封装有Modbus协议的Modbus TCP/IP模块应用于Memetum PLC。

Ethernet/IP协议要求在发送CIP（Control and Information Protocol，控制和信息协议）数据包以前必须对其进行封装，CIP数据包给定一个报文首部（header），该首部的内容取决于所请求的服务属性。通过以太网连接的CIP数据包包括一个专用的以太网首部、一个IP首部、一个TCP首部和一个封装首部。允许CIP数据通过TCP或UDP传送并确保在接收方进行解码。

另一种解决方案是在现场总线的上层运行或封装TCP/IP。其以太网策略是将TCP/IP报文分割为若干个小型数据包并封装在Interbus的参数通道进行传输，其总和帧协议仍保持不变。这些被分割的数据包将在接收方重新装配，从而恢复为原来的TCP/IP报文。封装方案的缺点是协议的效率低，以太网的首部比用户数据大得多，从而大幅度地增加开销，因此，封装方案只适用于发送大容量的数据信息。

代理服务器

代理服务器的主要目标是将标准现场总线网络集成到工业以太网网络，其主要优点是现有的现场总线设备在今后仍能长期使用，从而保护用户的投资。支持这种观点的是由Profibus国际组织发布的PROFINET，它包含两个概念，即开放的、面向对象的运行期（Runtime）概念和独立于制造商的工程概念。适合于高实时性能要求的应用领域，并支持在单个工厂范围集成不同制造商的产品。

网络就是控制器 　　 　　

德国Jetter AG基于100M以太网的分布式智能控制系统，强调“网络就是控制器”的观点。其特点是类似Internet的结构，对数据的实时传输不需要编程，不需要考虑网络的层次结构。对用户来说，只有一组数据和一个程序，所有数据在网络中只需表达一次，程序和数据均可以重复使用，网络则扮演真正服务器的作用。从传感器到工厂管理层，只有一条以太网总线进行直接通信，可连接到以太网，实现整个工厂全球化联网。而以太网既是连接到各种智能模块的系统总线，又是连接现场设备的现场总线，内部和外部的通信在此没有什么区别。集线器技术被集成在每个控制器中，通过分配地址空间将内部通信从外部通信中分离出来。

现场的生产安全

工业以太网将企业传统的三层网络系统：信息管理层、过程监控层、现场设备层合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更高，并可与互联网无缝集成，实现数据共享。但作为以太网，它不可避免地面临安全问题的困扰，如病毒、黑客与非法操作等。一般情况下，采用网关或防火墙等实现工业网络与外部网络隔离，或通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。

而对于工业现场环境可能存在高温、低温、冗余电源供电、防尘等需求，为使以太网适应在各种极端条件下工作，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann、Phoenix Contact、Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品，安装在标准DIN导轨上，并配有冗余供电。在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对重要的网段还可采用冗余网络技术，以提高网络的抗干扰能力和可靠性。

另外，在工业生产过程中，很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒的气体。应用于这些场合的以太网设备都必须采用一定的防爆措施。

工业以太网供电

IEEE 802.3af标准定义了安全、可靠的以太网供电（PoE，Power over Ethernet）技术，从而大大简化了布线。在工业以太网PoE系统中，供电设备PSE（Power Sourcing Equipment）分为两种类型：一种为“Endpoint PSE”，另一种为“mid-span PSE”。Endpoint PSE是指支持PoE的以太网交换机等网络设备，通过信号线对将标称48V的DC电源提供给受电设备。mid-span PSE是用来将以太网供电功能添加到现有网络的一种设备。根据VDC针对PoE全球市场发展机遇的报告分析，PoE PSE（供电设备，power sourcing equipment）在2008年的复合年增长率将达到33%。

与总线并存

虽然工业以太网在一些行业的应用上已经真正实现了一网到底，但对于另一些行业，现场总线和工业以太网将会并存多年。现场总线和工业以太网是当前工业控制应用中普遍采用的两个技术。虽然多种现场总线技术之间存在互不兼容，不同公司的控制器之间不能实现高速实时数据传输，以及信息网络存在协议上的鸿沟等导致的“自动化孤岛”等问题。但在控制网络中，网络故障的快速恢复、本质安全等问题依然是制约以太网全面应用的主要障碍。因此，一般在设备层仍然广泛地采用了现场总线技术，而工业以太网应用主要集中在制造执行层与设备层之间。这样既减少了用户的投资风险，又保护了用户的已有设备和技术投资。可以预计，现场总线与工业以太网混存的状态还会持续相当长的时间。不过，可以肯定的是，以太网已经成为工业现场不可逆转的“存在”。

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工业以太网设备选购标准

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  适应能力

产品能否适应工业控制场所环境，如粉尘、温度、污染、电磁干扰以及灵活多样的安装形式。

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  可靠性

通信过程中数据传输的实时性、有效性和容错能力。

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  兼容性

与其他厂家或通用以太网设备之间能否实现数据通信。

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  安全性

要充分考虑网络系统的安全，增加防护措施。

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  实时监控

由于负荷对系统的可靠和安全影响很大，因而对其进行实时监控就十分重要。