世界各地的制造工廠現在都依靠以太網解決方案來實現工業應用所需的實時性能和耐用性。與傳統現場總線相比，以太網提供更快的速度，更好地處理大量數據，并最終通過卓越的能源效率和更高效的設備節省更多成本。它還可以作為單一的網絡技術，將工廠車間的自動化連接到控制工廠車間的企業 IT，從而簡化整體網絡設計，同時提高性能。

以太網在制造業中為什么以及如何如此出色地工作？它的崛起背后有很多原因，但需要注意的一些原因包括：

大多數工業以太網現在都以全雙工運行，以避免沖突。雖然在半雙工中可能發生沖突，但在沖突與幀的比率超過某個閾值之前，它們可能不是問題。盡管如此，全雙工仍可完全避免碰撞。

與工業以太網的其他流行環境（如風電場以及石油和天然氣精煉廠）一樣，工廠通常受到惡劣環境和操作條件的影響。運營商必須考慮振動、顆粒物和極端溫度，他們可以通過在自動化和控制系統中使用工業以太網電纜和連接器來實現這一點。

工業以太網為拓撲和協議提供了多種選擇。工廠可以移出主導商用以太網的星形拓撲結構，例如，使用環形拓撲來實現冗余和快速恢復。此外，EtherNet/IP 和 EtherCAT 等協議涵蓋了廣泛的用例和系統設計。

本系列將介紹工業以太網對制造業的好處，首先將探討為什么以太網已成為廠內自動化的可行選擇。從那里開始，我們將考慮以太網和Wi-Fi如何幫助工廠走向物聯網，然后討論如何在整個工廠中實施圍繞EtherNet/IP構建的網絡。

以太網在自動化領域的過去和未來：標準化和性能決定成敗

以太網的開發始于幾十年前，該技術培養了強大的制造商基礎，以推動快速發展的產品生態系統。隨著以太網性能的提高，速度和成熟度的結合使以太網成為為基于串行的接口構建的協議的越來越可行的替代品。

例如，考慮開發控制器和交換機以支持基于以太網的自動化系統。今天的芯片可以使用實時操作系統進行修改以支持確定性處理，而其I / O控制器設置為與任何工業自動化協議配合使用，從EtherNet/IP到Modbus / TCP。

這些產品表明了工業以太網在現代制造工廠中可以做什么。可以優化周期響應時間，同時可以防止不必要的斷開連接。作為額外的好處，以太網社區中的供應商和標準機構通過自動化解決方案為解決挑戰提供持續支持。

“以太網和無線都提供比大多數專用自動化網絡更大的帶寬，并且在很大程度上依賴于已建立的標準化組織和龐大的供應商基礎進行持續開發，”3ARC咨詢集團副總裁Chantal Polsonetti在2013年《自動化世界》的一篇文章中解釋道。“特別是以太網已經顯示出其在正確的時間將正確的數據可靠地傳送到正確的位置的能力，而制造商則廣泛應用無電纜無線儀器來解決業務挑戰，從提高過程性能、可靠性和效率到符合政府指令。

以太網獨特的性能特征也可作為集成到物聯網中的自動化系統的基礎。物聯網的大部分承諾都基于使用實時數據和活動而不是歷史信息來支持決策的概念。正如Polsnetti在她的文章中指出的那樣，系統級別可以提高，克服機器和設備級別的限制。

在本系列的下一篇文章中，我們將回到我們在這里討論過幾次的主題，即工業以太網協議，如EtherNet/IP和PROFINET。不過，我們將研究如何在工廠中實施它們，而不是回顧它們的基本特征，特別是對于全廠自動化和創建服務于工程師和IT關鍵利益的融合網絡。

審核編輯：郭婷