以太網(wǎng)的故事始于ALOHA時期，而在現(xiàn)今，以太網(wǎng)已經得到了極為廣泛的應用。為增進大家對以太網(wǎng)的認識，本文將對以太網(wǎng)以及以太網(wǎng)應用于工業(yè)現(xiàn)場的關鍵技術予以介紹。如果你對以太網(wǎng)具有興趣，不妨和小編一起來繼續(xù)往下閱讀哦。

一、以太網(wǎng)

以太網(wǎng)是一種有線計算機網(wǎng)絡技術，通常用于局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN) 和廣域網(wǎng)(WAN)。它于 1980 年在商業(yè)上推出，并于 1983 年首次標準化為IEEE 802.3。此后以太網(wǎng)經過改進以支持更高的比特率、更多的節(jié)點和更長的鏈路距離，但保留了很多向后兼容性。隨著時間的推移，以太網(wǎng)已在很大程度上取代了競爭性有線 LAN 技術，如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。

最初的10BASE5以太網(wǎng)使用同軸電纜作為共享介質，而較新的以太網(wǎng)變體使用雙絞線和光纖鏈路以及交換機。在其歷史進程中，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率已從最初的2.94 Mbit/s 到400 Gbit/s，速率高達1.6 Tbit/s。以太網(wǎng)標準包括OSI 物理層的幾種布線和信令變體。

通過以太網(wǎng)進行通信的系統(tǒng)將數(shù)據(jù)流分成稱為幀的較短部分。每個幀都包含源地址和目標地址，以及錯誤檢查數(shù)據(jù)，以便可以檢測和丟棄損壞的幀;大多數(shù)情況下，高層協(xié)議觸發(fā)丟失幀的重傳。根據(jù)OSI 模型，以太網(wǎng)提供的服務包括數(shù)據(jù)鏈路層。48 位MAC 地址被其他IEEE 802網(wǎng)絡標準采用，包括IEEE 802.11 ( Wi-Fi ) 以及FDDI。以太類型值也用于子網(wǎng)訪問協(xié)議(SNAP) 標頭。

以太網(wǎng)廣泛用于家庭和工業(yè)，并與無線 Wi-Fi 技術很好地互通。Internet 協(xié)議通常通過以太網(wǎng)承載，因此它被認為是構成 Internet 的關鍵技術之一。

二、以太網(wǎng)應用于工業(yè)現(xiàn)場的關鍵技術

(一)通信確定性與實時性

工業(yè)控制網(wǎng)絡不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡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滿足信號的確定性。實時控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準確定時刷新。由于以太網(wǎng)采用CSMA/CD方式，網(wǎng)絡負荷較大時，網(wǎng)絡傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求，故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術難以滿足控制系統(tǒng)要求準確定時通信的實時性要求，一直被視為“非確定性”的網(wǎng)絡。

工業(yè)以太網(wǎng)采取了以下措施使得該問題基本得到解決：

1、采用快速以太網(wǎng)加大網(wǎng)絡帶寬

以太網(wǎng)的通信速率從10、100Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡負荷的減輕和網(wǎng)絡傳輸延時的減小，即網(wǎng)絡碰撞機率大大下降，從而提高其實時性。

2、采用全雙工交換式以太網(wǎng)

用交換技術替代原有的總線型CSMA/CD技術，避免了由于多個站點共享并競爭信道導致發(fā)生的碰撞，減少了信道帶寬的浪費，同時還可以實現(xiàn)全雙工通信，提高信道的利用率。

3、降低網(wǎng)絡負載

工業(yè)控制網(wǎng)絡與商業(yè)控制網(wǎng)絡不同，每個結點傳送的實時數(shù)據(jù)量很少，一般為幾個位或幾個字節(jié)，而且突發(fā)性的大量數(shù)據(jù)傳輸也很少發(fā)生，因此可以通過限制網(wǎng)段站點數(shù)目，降低網(wǎng)絡流量，進一步提高網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崟r性。

4、應用報文優(yōu)先級技術

在智能交換機或集線器中，通過設計報文的優(yōu)先級來提高傳輸?shù)膶崟r性。

(二)安全性

在工業(yè)生產過程中，很多現(xiàn)場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等，對應用于這些工業(yè)現(xiàn)場的智能裝置以及通信設備，都必須采取一定的防爆技術措施來保證工業(yè)現(xiàn)場的安全生產。

在目前技術條件下，對以太網(wǎng)系統(tǒng)采用隔爆、防爆的措施比較可行，即通過對以太網(wǎng)現(xiàn)場設備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施，使現(xiàn)場設備本身的故障產生的點火能量不外泄，以保證系統(tǒng)運行的安全性。對于沒有嚴格的本安要求的非危險場合，則可以不考慮復雜的防爆措施。

工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全是工業(yè)以太網(wǎng)應用必須考慮的另一個安全性問題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡系統(tǒng)，即信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場設備層，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。

但同時也引人了一系列的網(wǎng)絡安全向題，工業(yè)網(wǎng)絡可能會受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡安全威脅。

一般情況下，可以采用網(wǎng)關或防火墻等對工業(yè)網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡進行隔離，還可以通過權限控制、數(shù)據(jù)加密等多種安全機制加強網(wǎng)絡的安全管理。

(三)穩(wěn)定性與可靠性

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)并不是為工業(yè)應用而設計的，沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的適應性需要。由于工業(yè)現(xiàn)場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣控制工程網(wǎng)版權所有，因此對設備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。在工廠環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡必須具備較好的可靠性、可恢復性及可維護性。

為了解決在不間斷的工業(yè)應用領域，在極端條件下網(wǎng)絡也能穩(wěn)定工作的問題，美國Synergetic微系統(tǒng)公司和德國Hirschmann，Jetter AG等公司專門開發(fā)和生產了導軌式集線器、交換機產品，安裝在標準DIN導軌上，并有冗余電源供電，接插件采用牢固的DB-9結構。

此外，在實際應用中，主干網(wǎng)可采用光纖傳輸，現(xiàn)場設備的連接則可采用屏蔽雙絞線

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