一、以太網

　　以太網是現實世界中最普遍的一種計算機網絡。以太網有兩類：第一類是經典以太網，第二類是交換式以太網，使用了一種稱為交換機的設備連接不同的計算機。經典以太網是以太網的原始形式，運行速度從3~10 Mbps不等;而交換式以太網正是廣泛應用的以太網，可運行在100、1000和10000Mbps那樣的高速率，分別以快速以太網、千兆以太網和萬兆以太網的形式呈現。

　　以太網的標準拓撲結構為總線型拓撲，但快速以太網(100BASE-T、1000BASE-T標準)為了減少沖突，將能提高的網絡速度和使用效率最大化，使用交換機來進行網絡連接和組織。如此一來，以太網的拓撲結構就成了星型;但在邏輯上，以太網仍然使用總線型拓撲和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即載波多重訪問/碰撞偵測)的總線技術。

　　以太網實現了網絡上無線電系統多個節點發送信息的想法，每個節點必須獲取電纜或者信道的才能傳送信息，有時也叫作以太(Ether)。(這個名字來源于19世紀的物理學家假設的電磁輻射媒體-光以太。后來的研究證明光以太不存在。) 每一個節點有全球唯一的48位地址也就是制造商分配給網卡的MAC地址，以保證以太網上所有節點能互相鑒別。由于以太網十分普遍，許多制造商把以太網卡直接集成進計算機主板。

　　二、工業控制

　　工控指的是工業自動化控制，主要利用電子電氣、機械、軟件組合實現。即是工業控制，或者是工廠自動化控制。主要是指使用計算機技術，微電子技術，電氣手段，使工廠的生產和制造過程更加自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性。

　　工業控制一向是制約中國裝備行業乃至產品升級的瓶頸。裝備制造業是工業的核心和基礎，決定了國家工業和科技的水平，以及其在全球分工所占據的地位。

　　對于機床一類的工業母機，作為國內的制造商，需要西門子或者三菱提供整體的運動控制解決方案，核心的運動控制產品如直線電機、交流伺服電機和系統等進行精確運動控制的核心部件或是應用解決方案就是由國外的跨國公司整體提供，從產品到技術都是由外企來設計。國內從事機床制造的廠商，更多的是從應用角度來理解這些關鍵部件的功能，怎么使用，最終把它們整合成一套機械設備。這就是在制造業方面的差距和追趕的方向。

　　三、以太網應用于工業控制時存在的問題

　　傳統的以太網是一種商用網絡，要應用到工業控制中還存在一些問題，主要有以下幾個方面。

　　(1) 存在實時性差，不確定性的問題

　　傳統的以太網采用了CSMA/CD的介質訪問控制機制，各個節點采用BEB(Binary Exponential Back-off)算法處理沖突，具有排隊延遲不確定的缺陷，每個網絡節點要通過競爭來取得信息包的發送權。通信時節點監聽信道，只有發現信道空閑時，才能發送信息;如果信道忙碌則需要等待。信息開始發送后，還需要檢查是否發生碰撞，信息如發生碰撞，需退出重發，因此無法保證確定的排隊延遲和通信響應確定性，不能滿足工業過程控制在實時性上的要求，甚至在通信繁忙時，還存在信息丟失的危險，從而限制了它在工業控制中的應用。

　　(2) 工業可靠性問題

　　以太網是以辦公自動化為目標設計的，并沒有考慮工業現場環境的適應性需要，如超高或超低的工作溫度，大電機或其他大功率設備產生的影響信道傳輸特性的強電磁噪聲等。以太網如在車間底層應用，必須要解決可靠性的問題。

　　(3) 以太網不提供電源，必須有額外的供電電纜

　　工業現場控制網絡不僅能傳輸通信信息，而且要能夠為現場設備傳輸工作供給電源。這主要是從線纜鋪設和維護方便考慮，同時總線供電還能減少線纜，降低布線成本。

　　(4) 以太網不是本質安全系統

　　(5) 安全性問題

　　以太網由于使用了TCP/IP協議，因此可能會受到包括病毒、黑客的非法入侵與非法操作等網絡安全威脅。沒有授權的用戶可能進入網絡的控制層或管理層，造成安全漏洞。對此，一般可采用用戶密碼、數據加密、防火墻等多種安全機制加強網絡的安全管理，但針對工業自動化控制網絡安全問題的解決方案還需要認真研究。

　　(6) 現存的控制網絡與新建以太控制網絡的集成問題

　　上述這些問題中，實時性、確定性及可靠性問題是長期阻礙以太網進入工業控制領域的主要障礙。為了解決這一問題，人們提出了工業以太網的解決辦法。