從物聯(lián)網(wǎng)需要的產(chǎn)業(yè)鏈角度看，物聯(lián)網(wǎng)所需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等屬于其上游技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，而下游則是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用問題。有專家認(rèn)為，“傳統(tǒng)工業(yè)自動化領(lǐng)域其實是物聯(lián)網(wǎng)的一部分。”工控廠商應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)真正落地的推手。

工業(yè)以太網(wǎng)行業(yè)發(fā)展形勢

以太網(wǎng)（Ethernet）出現(xiàn)于1975年，1982年成為 IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的第一版本。1990年2月，該標(biāo)準(zhǔn)正式成為ISO/IEC8802.3國際標(biāo)準(zhǔn)。在商用數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成為互聯(lián)網(wǎng) 的基礎(chǔ)通信技術(shù)，導(dǎo)致了一場全球信息技術(shù)的革命。以太網(wǎng)的成功之處在于實現(xiàn)了便捷的網(wǎng)絡(luò)互連，通過以太網(wǎng)連接的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備可以是不同類型的網(wǎng)絡(luò)、運行不同 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備可以方便地實現(xiàn)互連、互通與互操作。

進入21世紀(jì)以來，以太網(wǎng)技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)自動化控制網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)交換機是在商用以太網(wǎng)交換機（IEC8802.3標(biāo)準(zhǔn)）的基礎(chǔ)上研制而成的，適應(yīng)不同工業(yè)控制系統(tǒng)的功能和性能需求，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的高可靠性數(shù)據(jù)交換設(shè)備。

2007年12月，IEC出版了IEC61158現(xiàn)場總線第四版國際標(biāo)準(zhǔn)，包括EPA實時以太網(wǎng)在內(nèi)的9種類型的工業(yè)以太網(wǎng)進入新版標(biāo)準(zhǔn)。它標(biāo)志著工業(yè) 以太網(wǎng)技術(shù)成為與現(xiàn)場總線技術(shù)并列的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信解決方案。由于以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開放性好，應(yīng)用廣泛，使用透明、統(tǒng)一的通訊協(xié)議，以太網(wǎng)將成 為工業(yè)控制領(lǐng)域唯一的統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)以太網(wǎng)為機器與機器之間的

數(shù)據(jù)通信提供了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺，是未來物聯(lián)網(wǎng)的重要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。工業(yè)以太網(wǎng)與商業(yè)以太網(wǎng)都符合OSI模型，但針對工業(yè)控制實時性、高可靠性的要求，工業(yè)以 太網(wǎng)在鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層增加了不同的功能模塊，在物理層增加了電磁兼容性設(shè)計，解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、抗強電磁干擾等技術(shù)問題。目前工業(yè)以太網(wǎng)已逐 步應(yīng)用于電力、交通、冶金、煤炭、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域中。作為新興產(chǎn)業(yè)，全球工業(yè)以太網(wǎng)行業(yè)目前正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的導(dǎo)入期，最近十年的增長速度遠高于互聯(lián)網(wǎng) 和現(xiàn)場總線的增長速度。

以太網(wǎng)現(xiàn)在信息的強大性跟控制的快捷性，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的串聯(lián)跟控制，為現(xiàn)代工業(yè)制造實現(xiàn)真正意義上的“E網(wǎng)到底”奠定了良好的基礎(chǔ)。工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是未來控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案，也是當(dāng)前現(xiàn)場總線中的主流技術(shù)。

關(guān)于評價工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)劣的參考點，大概來分應(yīng)該就是以下三點：

一是網(wǎng)絡(luò)的確定性和實時性

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點在于它必須滿足控制作用對實時性的要求，即信號傳輸要足夠快和信號的確定性，所以工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)解決方案的重 點問題是網(wǎng)絡(luò)的確定性和實時性。比如ModicomQuantum以太網(wǎng)IO解決方案，通過支持RSTP(快速樹生成協(xié)議)等協(xié)議，從而保證了數(shù)據(jù)的實時 傳輸和整體系統(tǒng)的確定性。

二是網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可維護性

由于工業(yè)現(xiàn)場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，在工廠環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須具備良好的可靠性、可恢復(fù)性及可維護性。例如施耐德電氣推出的帶保護涂層的加固性PLC控制器和工業(yè)以太網(wǎng)交換機，特別面向惡劣工業(yè)控制環(huán)境對設(shè)備高可靠性和可維護性的要求。

第三，工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全

工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)合成一體，使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快，實時性更高，并可與Internet無縫集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，提高工廠的運 作效率。但同時也引入了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全問題，如工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可能會受到包括病毒感染、非法操作等網(wǎng)絡(luò)安全威脅。一般情況下，可以采用網(wǎng)關(guān)或防火墻等對工業(yè)網(wǎng) 絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)進行隔離，還可以通過權(quán)限控制、數(shù)據(jù)加密等多種安全機制加強網(wǎng)絡(luò)的安全管理。

工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)本身的特性決定了它能給客戶帶來更多的收益，以太網(wǎng)的可持續(xù)性和可擴展性，為設(shè)備未來升級改造提供了極大的便利性;以太網(wǎng)的透明性，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互訪和交換，總而言之，工業(yè)以太網(wǎng)作為未來工業(yè)控制的主流技術(shù)已是大勢所趨。
　　　　　　　　　　　　　　

通過PI-China理事會、秘書處及各工作組 的匯報發(fā)言，體現(xiàn)了PI-China組織由松散到具有凝聚團結(jié)集體的發(fā)展過程，在發(fā)展壯大的同時，不斷地注入新的力量，離不開廣大會員單位的努力和各方力 量的支持和幫助。會議還為會員單位提供了一個良好的溝通交流的機會，與會的會員代表紛紛表示繼續(xù)積極參與和配合PI-China的各項工作，有信心，有決 心發(fā)揮社團組織與用戶溝通的橋梁紐帶作用，促進PROFIBUS和PROFINET技術(shù)在中國的發(fā)展和應(yīng)用。

工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢及存在問題

(1)優(yōu)勢

基于TCP/IP的以太網(wǎng)是一種標(biāo)準(zhǔn)開放式的網(wǎng)絡(luò),由其組成的系統(tǒng)兼容性和互操作性好,資源共享能力強,可以很容易的實現(xiàn)將控制現(xiàn)場的數(shù)據(jù)與信息系統(tǒng)上 的資源共享;數(shù)據(jù)的傳輸距離長、傳輸速率高;易與Internet連接,低成本、易組網(wǎng),與計算機、服務(wù)器的接口十分方便,受到了廣泛的技術(shù)支持。

(2)存在問題

工業(yè)以太網(wǎng)采用的是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議(CSMA/CD),無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求,是一種非確定性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);安全可靠性問 題,以太網(wǎng)采用超時重發(fā)機制,單點的故障容易擴散,造成整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓;對工業(yè)環(huán)境的適應(yīng)能力問題,目前工業(yè)以太網(wǎng)的魯棒性和抗干擾能力等都是值得關(guān) 注的問題,很難適應(yīng)環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場;本質(zhì)安全問題,在存在易燃、易爆、有毒等環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場必須要采用安全防爆技術(shù);總線供電問題。在環(huán)境惡劣危險場 合,總線供電具有十分重要的意義。

新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議助力工業(yè)以太網(wǎng)

傳統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案，往往采用主控CPU連接物理層接口芯片，在主控器內(nèi)編寫以太網(wǎng)通訊協(xié)議。

傳統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案，往往采用主控CPU連接物理層接口芯片，在主控器內(nèi)編寫以太網(wǎng)通訊協(xié)議。這種方法需要編寫繁瑣的程序并且耗費大量的時間調(diào) 試，由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般都比較大，寫入軟件后穩(wěn)定性欠佳，不利于系統(tǒng)的快速開發(fā)與穩(wěn)定運行。而且客戶時常會有新的需求，這種用軟件實現(xiàn)的方式就很難滿足頻繁 更新升級的要求。因此，一種方式就是將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理獨立于系統(tǒng)處理器之外，讓應(yīng)用程序與資料的輸入/輸出分別執(zhí)行于不同的硬件，來適應(yīng)多方面的條件。它 將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理分成一個由特定處理器執(zhí)行的控制部分和一個硬件線路部分，這種方式的優(yōu)點是具有較短的開發(fā)周期與較高的彈性，而且能夠增加穩(wěn)定性與有效降 低主CPU負擔(dān)，模塊化的設(shè)計也便于以后系統(tǒng)的升級。

工業(yè)以太網(wǎng)將走向融合時代

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)合將極大地提高控制系統(tǒng)的水平，改變現(xiàn)有控制系統(tǒng)相對封閉的企業(yè)信息管理結(jié)構(gòu)。將現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù) 融合到控制網(wǎng)絡(luò)中，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，又增強了系統(tǒng)的開放性和互操作性，從而有助于企業(yè)加快新品開發(fā)、降低生產(chǎn)成本、完善信息服務(wù)。

無線技術(shù)進入工業(yè)領(lǐng)域的趨勢是毋庸置疑的，特別是在有線無法使用的場合，無線技術(shù)更具優(yōu)勢。目前各供應(yīng)商正在提供一系列軟硬件技術(shù)，協(xié)助在產(chǎn)品中增加通 信功能。然而，在增加無線連網(wǎng)功能時，芯片及相關(guān)軟件的選擇極具挑戰(zhàn)性。同時，無線技術(shù)的可靠性、實時性、兼容性等性能還有待加強。

從“管理、控制、智能”的角度來看，工業(yè)自動化包含采集、傳輸、計算等環(huán)節(jié)，而物聯(lián)網(wǎng)是全面感知、可靠傳遞、智慧處理，兩者一脈相承。

協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化意味著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的控制系統(tǒng)具有更好的開放性、互操作性。在控制網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)的DCS自成體系；FCS盡管已經(jīng)達成國際標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場總線種類仍有10多種；工業(yè)基礎(chǔ)以太網(wǎng)也出現(xiàn)了多個國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

由于工業(yè)自動化系統(tǒng)向分布化、智能化控制方面發(fā)展，開放、透明的通訊協(xié)議是必然要求。如今，工業(yè)以太網(wǎng)進入控制領(lǐng)域，形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，現(xiàn)場總線技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)進一步融合必然是發(fā)展方向。因此，通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)漸近化將是一個漫長過程。