随着世界范围内网络和信息技术的日趋成熟，在工业通信和自动化应用中日益采用以太网和tcp/ip协议作为最主要的通信接口和手段，向网络化、标准化、开放性方向发展将是各种控制系统技术发展的主要潮流。以太网作为目前应用最广泛、成长最快的局域网技术，在工业自动化和过程控制领域得到了超乎寻常的发展。同时，基于ip的全程一体化寻址，为工业生产提供的标准、共享、高速的信息化通道解决方案，也必将对控制系统产生深远的影响。
1工业以太网概述
构建以现场总线为基础的企业信息网络系统，一直是控制领域的美好前景。从企业的网络架构来看，一般可分为四层：企业管理层、生产管理层、过程监控层和现场控制层。传统的控制系统在管理层大都采用以太网，而在过程监控层和现场层一般采用不同的现场总线或其他专用网络。目前，以太网技术正以惊人的速度渗透到网络结构的最底层，控制网中融入ip技术是值得注意的动向：世界上几乎所有著名的plc和远程i/o供应商都能提供支持tcp/ip协议的以太网接口的产品，这种革命式的变化，大体可归纳为以下几方面的原因：
§开放的标准和强大的兼容性带来巨大的发展潜力
近来工业以太网的发展已有取代现场总线的趋势，或者说现场总线的发展必然向工业以太网靠近，工业以太网因其协议开放而有广泛应用的潜力。以太网技术标准的开放性保证了未来仍可获得最大限度的技术支持，并可伴随着技术的进步不断提高网络的通信性能，这一点是其他厂家专有协议网络构架无法比拟的。
§来自国际标准组织、工业设备制造厂商等的强大的推动力
国际标准组织和行业协会也都看到了工业以太网的巨大潜力，也正在极力推进在工业中采用以太网和tcp/ip协议，一些互操作的协议也在制定中。
世界知名的工业设备生产制造商开始推出自己的基于以太网的产品，这些产品包括：可编程控制器、集散控制系统和各种智能i/o。这必将促进不同厂家、不同种类、不同类型的设备非常方便的集成在同一个应用系统中，并最大限度地消除信息孤岛的产生。
§来自以太网标准自身的发展潜力
以太网的诞生，为各种应用解决了通信瓶颈，而诸如图像、高速数据等新的应用，也推动了以太网的发展，它已经成为目前最流行的网络技术。所有的操作系统和应用程序都与以太网兼容，诸如tcp/ip、ipx、netbeui和decnet之类的上层协议栈也与以太网兼容。1998年是以太网网络设备发展的里程碑，使用这种技术的产品达到了86％。 以太网正沿着从10mbps、100mbps直到10gbps的速度快速发展，在工业应用中采用以太网完全可以充分保障实时性数据的实时传输和通信对带宽的需求，使今天的应用保持最大的灵活性，并充分保障用户的投资和长远利益。在生产企业建立以ip为核心的信息网络架构，实现各层信息之间的无缝连接，使整个网络变的信息透明，网络的结构也将变的更加简单、安全。
§以太网普遍的应用给用户带来极大的便利
以太网已在办公系统中无处不在，有非常多的应用服务，而且也非常熟悉。在工业环境中使用，可以减少用户对系统的培训时间，调试安装方便。
由于许多企业在自动化层采用与信息层完全相同的网络和协议，从而使自动化信息可以轻松的集成到工厂的mis、erp、scm、crm系统中，减少了信息集成的时间费用。简化了企业的复杂的信息级别。同时可以通过internet的优势在世界的任意一个角落可以掌握实时的生产信息。
2工业以太网的特点
工业以太网是一种对网络产品的新的解析，虽然与普通商用以太网符合同一系列标准，但是由于工业以太网设备的工作环境与办公环境存在较大差别，二者在各个层面上还是存在着较大的差异。有人对工业以太网设备与普通商用以太网设备之间的区别做了比较，从表中我们可以看出，工业以太网设备要求工作温度范围较宽、封装牢固(抗振和防冲击)、导轨安装、电源冗余、24v dc可靠供电以及更高的稳定性和网络冗余等，这是普通商用以太网系统所不能比拟的。而这一切都是基于工业自动化越来越多地要求工业以太网解决方案必须满足鲁棒性和可靠性方面的专门需要。
十维电信设备有限公司（http://www.wio.com.cn）是大唐电信集团旗下专业从事工业数据产品研发和生产的高科技公司，，多年来一直处于国内工业数据通信领域的领先位置，其推出的冗余以太网系统，采用抗干扰的光纤和集成的冗余机制增强了数据网络的可靠性，可有效地保证生产过程的正常进行。
过去，由于没有其他可供选择的方案，冗余网络都是采用双总线方式实现的。现在，以太网和交换技术使得建立冗余环网成为可能。只需在总线的两端之间增加一条链路即可实现高效率、高性价比的冗余。十维电信公司的工业以太网交换机均可以构成环形拓扑结构用在关键的场合，以保证所需的容错功能。
十维电信公司的工业以太网交换机系统可以用于构造网格状结构的共享网络，保证即使同时发生多处故障时，网络仍然正常运行。该系统的一个特点是当发生故障时可以在20ms内切换到冗余链路。
十维电信提供导轨系列交换机的冗余管理器功能允许将总线结构封闭形成冗余环。如果一条链路发生故障，环形结构将切换为具有全部传输能力的总线结构，对于多达50台交换机构成的环，这一切换时间小于500ms。对于规模小的冗余环，这一时间会更短。
嵌入到导轨系列交换机中的智能控制功能允许实现多网段间的冗余连接。两个网段之间可以通过两条独立的链路相连，每条链路连接不同的交换机。连接主链路的交换机与连接冗余链路的交换机之间通过一根控制线交换它们的工作状态数据。当主链路发生故障时，冗余交换机立即启动冗余链路。一旦主链路恢复正常，连接主链路的交换机即将这一状态通知连接冗余链路的交换机。主链路工作，冗余链路断开。整个故障的检测和处理时间小于500ms。这样，在某条链路或者某个设备发生故障持续500ms以后，网络又变得完全可用。
图1 工业以太网冗余环网组网示例
3基于ip的全程一体化寻址
今天，全球越来越多的工业设备逐渐使用以太网和tcp/ip协议作为主要的通信与控制标准，这为工业控制领域的明天提供了很好的技术支撑。而工业以太网技术的发展也将在应用上彻底改变企业网络的模型。在模型的各个层面上，基于标准ip协议包的信息将方便地实现数据共享，我们可以在管理层实时地监测设备层的实时状态，并通过开放的软件系统，有效地分析、管理和监测生产的各个环节，这种全程ip化的信息网络系统，从信息访问的角度，我们可通称为“一体化ip寻址”。
一体化寻址所带来的好处是显而易见的，在网络层上，省掉了许多用于协议和接口转换的设备及中转处理设备，网路的硬件设施大大减少，增加了网路的安全性能；其次，以太网所独有的的标准协议包为高速通信提供了可靠保障，而以太网所能提供的高带宽为例如可视化工业现场的实施也提供了可能；另外采用以太网架构以后，控制器的位置也可以突破传统网络架构的限制，可以位于现场，也可以位于中央控制室。目前市面上的控制器包括远程i/o可实现基于ie的远程浏览和访问，从而允许信息层的用户也可以和控制层的用户一样直接获取控制器和远程i/o模块中的当前状态值。这种全程一体化的透明信息通道，为生产企业带来的是高效率及准确的调度管理。
此外， internet与企业一体化的ip寻址网络体系相结合，通过技术手段，包括复杂的身份认证等工作，可以实现对工业生产过程的实时远程监控，将实时生产数据与企业的市场经营管理决策系统以及实时的用户需求结合起来，使生产企业始终处于可控制、可管理的运行轨迹，形成经营和生产的良好发展模式。
4结束语
应当看到，以太网在工业自动化网络方面还有一段路要走，但以太网所具有的强大的生命力，也是我们所不能否认的。在经济增长点的如汽车、能源、运输等几大领域，工业以太网将为之带来暂新的发展前景。随着在工业领域的进一步应用，以太网不仅会对企业内部的通信系统产生巨大的改进，保护既有的投资，还将对企业的管理和运营方式产生深远的影响。十维电信将不遗余力地推动工业以太网在各行各业的深入应用和发展，并以此带动中国工业领域自动化水平的提高。
（十维电信设备有限公司）
