以太网长期以来一直是控制局域网 (LAN) 和广域网(WAN) 中数据传输方式的事实协议，其优势在企业业务领域已是众所周知- 互操作性、冗余、灵活、可扩展、快速，而且具有成本效益。在过去的几十年中，以太网发展迅速，并快速进入工业应用领域。
TCP/IP 办公室应用中使用的以太网层协议最初给业界带来挑战是因为其数据包会通过可变通路广播到所有节点，没有确定的目标时间和后续延迟，因此无法实现机器到机器 (M2M) 通信所需的“实时”数据传输。现在开发了多种以太网协议，不但可以提供以太网的所有优势，还可通过改良提供更低的延迟和确定性。这些协议包括 ModbusTCP/IP™、EtherCat™、EtherNet/IP™ 和 PROFINET™。因此，以太网在工业自动化应用中的使用越来越多，迅速代替了传统的 Fieldbus 协议 - 后者通常更复杂、经常具有专用性并且距离和性能有限。实际上，工业以太网的规模现在已超过传统的Fieldbus，并且年增长速度几乎是 Fieldbuses 的四倍。
理解术语
工业领域中有很多容易混淆的术语－比如工业以太网和物联网 (IIoT)、以及工业 4.0 和智能制造。工业以太网用于描述使用以太网的工业通信协议，而 IIoT（由 IoT 发展而来）、工业 4.0 和智能制造是可互换使用的，均指将工业生产和运营与实时数字数据、机器学习和人工智能结合的趋势。术语工业 4.0 表示这个趋势可视为第四次工业革命－第一次是 19 世纪早期液压和蒸汽动力机器的使用，第二次是 20 世纪早期出现钢、电和装配生产线，第三次是 20 世纪 60 年代在工厂环境中引入计算机。
工业以太网实际上是工业 4.0 和 IIoT 背后的关键驱动因素，因为它在制造领域的人机之间实现了全新水平的互连接性和通信，同时可提供实时信息以更好地控制和了解整个供应链、自动化和简化维护、并改进协作和生产力－换句话说，就是智能制造。因为以太网协议可用于在 LAN 和 WAN 中传输数据，所以工业以太网也为在车间和办公室间更好地共享信息铺平了道路。借助庞大的以太网 IT 技师群体和工具，支持也变得更简单。
工业环境是苛刻的
传统的以太网通常安装在相对清洁舒适的环境中，例如办公室建筑、学校和医院。而工业以太网恰恰与此相反。工业以太网用在工厂中，甚至是长距离传送机外和矿山内。这些环境都会给线缆带来巨大压力。机械压力包括冲击、持续移动（机械臂和转盘）、以及振动。切口会使湿气和化学物质进入线缆，而某些行业（例如食品和饮料）每天会用软管冲洗设备（包括线缆）。气候压力根据热环境（烘焙、炼钢）和冷环境中的温度而变化。变速电机驱动 (VFD)、电机、接触器和其他设备的电磁噪音会进入以太网线和设备。这些“MICE”压力因素可能是工业以太网线故障的主要原因，而且这些故障可能是间歇性的并且难以诊断。面临环境挑战，使用福禄克线缆测试仪可对TIA 1005中的E1、E2、E3等级环境下的标准要求进行验证。
机器对延迟更敏感
大部分人使用以太网连接网络、无线接入点、服务器、电话、电子邮件或打印机。以太网原本就是在人和设备（如打印机）之间传输数据包（又称帧）。传输一个数据包需要的时间通常小于一毫秒。如果由于某些原因，数据包在第一次无法完成传输，以太网会一直尝试，直到传输成功。在打印一份 2 页的文档时，这可能造成 2 秒延迟－而且没有人会发现或关心。
工业以太网将机器连接到其他运行着重要、时间敏感、有时候是危险任务的机器。考虑工业以太网控制一台机器将一辆未装配完的汽车送到下一个装配站。可以想像，移动错误会伤害设备或人，或者影响质量或生产速度。和打印机不同，如果有几个以太网数据包延迟了即使不到一秒，也必须停止机器以避免潜在的安全问题。让一切恢复安全状态并重启机器可能需要数小时的时间– 仅仅因为有几个数据包丢失或延迟。
除以太网的各种优势外，人们还为工业环境设定了各种标准，从而在苛刻的工业环境中运行的时间敏感应用可以可靠地运行。
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