隨著世界范圍內網絡和信息技術的日趨成熟，在工業通信和自動化應用中日益采用以太網和TCP/IP協議作為最主要的通信接口和手段，向網絡化、標準化、開放性方向發展將是各種控制系統技術發展的主要潮流。以太網作為目前應用最廣泛、成長最快的局域網技術，在工業自動化和過程控制領域得到了超乎尋常的發展。同時，基于IP的全程一體化尋址，為工業生產提供的標準、共享、高速的信息化通道解決方案，也必將對控制系統產生深遠的影響。 1工業以太網概述 構建以現場總線為基礎的企業信息網絡系統，一直是控制領域的美好前景。從企業的網絡架構來看，一般可分為四層：企業管理層、生產管理層、過程監控層和現場控制層。傳統的控制系統在管理層大都采用以太網，而在過程監控層和現場層一般采用不同的現場總線或其他專用網絡。目前，以太網技術正以驚人的速度滲透到網絡結構的最底層，控制網中融入IP技術是值得注意的動向：世界上幾乎所有著名的PLC和遠程I/O供應商都能提供支持TCP/IP協議的以太網接口的產品，這種革命式的變化，大體可歸納為以下幾方面的原因：　　　 （1）開放的標準和強大的兼容性帶來巨大的發展潛力 近來工業以太網的發展已有取代現場總線的趨勢，或者說現場總線的發展必然向工業以太網靠近，工業以太網因其協議開放而有廣泛應用的潛力。以太網技術標準的開放性保證了未來仍可獲得最大限度的技術支持，并可伴隨著技術的進步不斷提高網絡的通信性能，這一點是其他廠家專有協議網絡構架無法比擬的。 （2）來自國際標準組織、工業設備制造廠商等的強大的推動力 國際標準組織和行業協會也都看到了工業以太網的巨大潛力，也正在極力推進在工業中采用以太網和TCP/IP協議，一些互操作的協議也在制定中。 世界知名的工業設備生產制造商開始推出自己的基于以太網的產品，這些產品包括：可編程控制器、集散控制系統和各種智能I/O。這必將促進不同廠家、不同種類、不同類型的設備非常方便的集成在同一個應用系統中，并最大限度地消除信息孤島的產生。 （3）來自以太網標準自身的發展潛力 以太網的誕生，為各種應用解決了通信瓶頸，而諸如圖像、高速數據等新的應用，也推動了以太網的發展，它已經成為目前最流行的網絡技術。所有的操作系統和應用程序都與以太網兼容，諸如TCP/IP、IPX、NetBEUI和DECNet之類的上層協議棧也與以太網兼容。1998年是以太網網絡設備發展的里程碑，使用這種技術的產品達到了86％。 以太網正沿著從10Mbps、100Mbps直到10Gbps的速度快速發展，在工業應用中采用以太網完全可以充分保障實時性數據的實時傳輸和通信對帶寬的需求，使今天的應用保持最大的靈活性，并充分保障用戶的投資和長遠利益。在生產企業建立以IP為核心的信息網絡架構，實現各層信息之間的無縫連接，使整個網絡變的信息透明，網絡的結構也將變的更加簡單、安全。 （4）以太網普遍的應用給用戶帶來極大的便利 以太網已在辦公系統中無處不在，有非常多的應用服務，而且也非常熟悉。在工業環境中使用，可以減少用戶對系統的培訓時間，調試安裝方便。 由于許多企業在自動化層采用與信息層完全相同的網絡和協議，從而使自動化信息可以輕松的集成到工廠的MIS、ERP、SCM、CRM系統中，減少了信息集成的時間費用。簡化了企業的復雜的信息級別。同時可以通過Internet的優勢在世界的任意一個角落可以掌握實時的生產信息。 2工業以太網的特點　　　 工業以太網是一種對網絡產品的新的解析，雖然與普通商用以太網符合同一系列標準，但是由于工業以太網設備的工作環境與辦公環境存在較大差別，二者在各個層面上還是存在著較大的差異。有人對工業以太網設備與普通商用以太網設備之間的區別做了比較，從表中我們可以看出，工業以太網設備要求工作溫度范圍較寬、封裝牢固（抗振和防沖擊）、導軌安裝、電源冗余、24V DC可靠供電以及更高的穩定性和網絡冗余等，這是普通商用以太網系統所不能比擬的。而這一切都是基于工業自動化越來越多地要求工業以太網解決方案必須滿足魯棒性和可靠性方面的專門需要。 十維電信設備有限公司（http://www.wio.com.cn）是大唐電信集團旗下專業從事工業數據產品研發和生產的高科技公司，，多年來一直處于國內工業數據通信領域的領先位置，其推出的冗余以太網系統，采用抗干擾的光纖和集成的冗余機制增強了數據網絡的可靠性，可有效地保證生產過程的正常進行。　　　　 過去，由于沒有其他可供選擇的方案，冗余網絡都是采用雙總線方式實現的。現在，以太網和交換技術使得建立冗余環網成為可能。只需在總線的兩端之間增加一條鏈路即可實現高效率、高性價比的冗余。十維電信公司的工業以太網交換機均可以構成環形拓撲結構用在關鍵的場合，以保證所需的容錯功能。　　　　 十維電信公司的工業以太網交換機系統可以用于構造網格狀結構的共享網絡，保證即使同時發生多處故障時，網絡仍然正常運行。該系統的一個特點是當發生故障時可以在20ms內切換到冗余鏈路。　　　 十維電信提供導軌系列交換機的冗余管理器功能允許將總線結構封閉形成冗余環。如果一條鏈路發生故障，環形結構將切換為具有全部傳輸能力的總線結構，對于多達50臺交換機構成的環，這一切換時間小于500ms。對于規模小的冗余環，這一時間會更短。　　 嵌入到導軌系列交換機中的智能控制功能允許實現多網段間的冗余連接。兩個網段之間可以通過兩條獨立的鏈路相連，每條鏈路連接不同的交換機。連接主鏈路的交換機與連接冗余鏈路的交換機之間通過一根控制線交換它們的工作狀態數據。當主鏈路發生故障時，冗余交換機立即啟動冗余鏈路。一旦主鏈路恢復正常，連接主鏈路的交換機即將這一狀態通知連接冗余鏈路的交換機。主鏈路工作，冗余鏈路斷開。整個故障的檢測和處理時間小于500ms。這樣，在某條鏈路或者某個設備發生故障持續500ms以后，網絡又變得完全可用。 [align=center] 圖1 工業以太網冗余環網組網示例[/align] 3基于IP的全程一體化尋址　 今天，全球越來越多的工業設備逐漸使用以太網和TCP/IP協議作為主要的通信與控制標準，這為工業控制領域的明天提供了很好的技術支撐。而工業以太網技術的發展也將在應用上徹底改變企業網絡的模型。在模型的各個層面上，基于標準IP協議包的信息將方便地實現數據共享，我們可以在管理層實時地監測設備層的實時狀態，并通過開放的軟件系統，有效地分析、管理和監測生產的各個環節，這種全程IP化的信息網絡系統，從信息訪問的角度，我們可通稱為“一體化IP尋址”。 一體化尋址所帶來的好處是顯而易見的，在網絡層上，省掉了許多用于協議和接口轉換的設備及中轉處理設備，網路的硬件設施大大減少，增加了網路的安全性能；其次，以太網所獨有的的標準協議包為高速通信提供了可靠保障，而以太網所能提供的高帶寬為例如可視化工業現場的實施也提供了可能；另外采用以太網架構以后，控制器的位置也可以突破傳統網絡架構的限制，可以位于現場，也可以位于中央控制室。目前市面上的控制器包括遠程I/O可實現基于IE的遠程瀏覽和訪問，從而允許信息層的用戶也可以和控制層的用戶一樣直接獲取控制器和遠程I/O模塊中的當前狀態值。這種全程一體化的透明信息通道，為生產企業帶來的是高效率及準確的調度管理。 此外， Internet與企業一體化的IP尋址網絡體系相結合，通過技術手段，包括復雜的身份認證等工作，可以實現對工業生產過程的實時遠程監控，將實時生產數據與企業的市場經營管理決策系統以及實時的用戶需求結合起來，使生產企業始終處于可控制、可管理的運行軌跡，形成經營和生產的良好發展模式。 4結束語 應當看到，以太網在工業自動化網絡方面還有一段路要走，但以太網所具有的強大的生命力，也是我們所不能否認的。在經濟增長點的如汽車、能源、運輸等幾大領域，工業以太網將為之帶來暫新的發展前景。隨著在工業領域的進一步應用，以太網不僅會對企業內部的通信系統產生巨大的改進，保護既有的投資，還將對企業的管理和運營方式產生深遠的影響。十維電信將不遺余力地推動工業以太網在各行各業的深入應用和發展，并以此帶動中國工業領域自動化水平的提高。