工業4.0對制造商的數據驅動決策提出了要求，工業以太網需要處理更高的速度和容量。

如果回顧過去30 年的發展歷程，我們會清晰的發現工業網絡最重要的一個趨勢——隨著技術更新在整個市場上的傳播和應用，工業網絡的速度不斷加快。在其中，標準也起到了一定作用，有時會影響工業網絡的變革。

在新安裝的節點中，工業以太網的數量已經超過了現場總線技術節點，并且工業4.0 的影響對其發展產生了深遠的影響。那么工業以太網如何適應工業網絡通信的未來需求？

技術生命周期的經典模型是創新、早期采用、擴散、整合和標準化，然后進行更換。考慮到外部影響的廣泛變化，正在不斷打破舊有的事件順序。從概念角度來看，工業4.0 正在推動變革。由此產生的實際挑戰，例如跨平臺集成、大數據以及迅速發展的人工智能（AI）都是影響網絡技術發展的重要外部力量。

與仍在進行中的現場總線的應用和整合相比，以太網在工業控制網絡中的應用增長迅速。以太網技術的開放性，也為工業網絡提供了更多的可能性。

制造業升級的加速意味著，隨著企業進入工業4.0，它們需要考慮如何構建工業通信基礎設施以保持競爭力和蓬勃發展。盡管工業以太網可以提供面向未來的系統，但其性能的高低也可以影響企業數字化轉型的效果。

工業4.0 和工業物聯網（IIoT）要求從最小的傳感器到企業級系統的無縫互連。這些概念所描繪的未來，將建立在大量數據的基礎上。數據可以提供對制造過程的可行見解。

未來的通信基礎架構

希望獲得成功的制造公司要充分利用這些數據，而又不致使其通信系統癱瘓。未來的通信基礎架構可能會包含云計算的線索。不久的將來，云將包含虛擬可編程邏輯控制器（PLC）和虛擬監控與數據采集（SCADA），可實時收集數據并將其發送到工廠車間設備。

工業以太網網絡已成為工業通信的一個重要支柱，無論其所處位置如何，它們通過連接不同的設備、機器、系統和用戶，來幫助控制工業、基礎設施和公用事業。在各種以太網協議中，數據傳輸可能有所不同。以太網的性能會影響處理當前和未來數據共享需求的能力。

不管企業現有網絡和系統的性能如何，雖然現在能滿足要求，但未來未必能夠滿足需求。如果企業不及時升級，它們將落在后面，因為它們無法成功地采用工業4.0，也無法獲得對制造過程的效率提升。

工業以太網的性能比較

圖片來源：CLPA

CC-Link IE Field 與傳統工業以太網技術的網絡性能比較。

關鍵概念：

■ 由于工業4.0 的興起，工業以太網已成為制造企業的支柱。

■ 以太網的性能可能影響企業數字化的實施效果。

思考一下：

貴公司正在為工業4.0 和IIoT 做準備嗎？

選擇工業以太網的注意事項

在為自動化應用選擇工業以太網協議時，請考慮與其它協議的兼容性、與傳統網絡集成并提供靈活拓撲的能力。另外，通常建議使用網管交換機，而不是非網管交換機（除非您非常希望使用非網管交換機）。

建議在選擇工業以太網協議時，應充分考慮以下注意事項：

●使用開放的工業以太網標準，該標準采用未經修改的標準以太網，同時保持高性能以及集成功能安全性、運動、能源管理以及冗余的能力。

●允許與其它協議共存的高速控制和流量，這是工業網絡的未來。隨著制造企業開始進入工業4.0和工業物聯網（IIoT）領域，更多信息正在提供給更高級別的系統。能與其它協議配合使用的工業以太網網絡，提供了一種面向未來的措施。

●為正確的任務推廣合適的工具。工業以太網應為工廠數據提供高速、高效的中繼。OPC基金會的統一體系架構（OPC UA）以及超文本傳輸協議（HTTP）等其它協議，可以連接到制造執行系統（MES）、企業資源計劃（ERP）系統、分析或云架構。先進的連接性為未來創造了穩健的基礎架構。

●利用標準化的途徑和方法來集成舊式現場總線。如果協議規格書預先確定了如何通過代理將數據引入網絡，則過渡過程將很順利。

●允許使用任何類型的拓撲，例如線形、樹形、星形、無線、光纖和環形（見下圖）。

圖片來源：PI

當任何拓撲都是可能時，在需要的地方布置設備和布線更容易，從而可以從網絡實施開始就最大程度地提高效率。

●使用托管或非托管交換機。通常來說，使用托管以太網交換機可以更好的提高網絡性能、診斷、網絡安全和模塊化網絡設計。

●通過使用各種類型的診斷和工具來提升正常運行時間。網絡診斷包括三種常規類型：設備相關、網絡相關和過程相關。生成的錯誤消息應標準化，以便可以獨立于所用工具來提取診斷信息。該工具可能是工程實施系統、專用診斷工具或網頁瀏覽器。

●支持即插即用設備更換，以自動恢復運營，從而可以減少停機時間和相關成本。