1 引言

　　隨著網絡技術的發展，工業以太網成為了各國工控界的一個研究熱點領域。國內開展這項研究較早的浙江大學，中科院沈陽自動化所，浙大中控等單位在國家“863”課題的支持下，起草了“用于工業測量和控制系統的EPA系統結構和通信標準”，并力圖在化工領域建成幾個示范性應用項目。廣東工業大學聯合中南大學，中科院自動化所開展了嵌入式工業以太網的研究，并進行了“基于uClinux嵌入式系統的工業以太網控制器開發”，致力于發揮嵌入式系統在工控領域的優勢。

　　2 應用背景

　　壓力、溫度、水位和流量是化工、污水處理以及鋼鐵等行業中最常用的控制系統，為了研究在各種行業、不同工藝流程下的通用網絡控制系統，所以本文中將不強調工藝流程。而應用試驗的對象也將使用中南大學率先研發的仿工業現場的被控對象，本文將對最常用的壓力、溫度、水位和流量四個控制系統進行全面仿真工業現場的試驗。

　　3 嵌入式工業以太網系統結構

　　將企業現場網絡分為控制層和設備層。針對現場對網絡可靠性參數的嚴格要求，在控制層網絡改進傳統以太網拓撲結構。采用環形網絡拓撲，可以增加網絡的可靠性。

　　而解決網絡的實時性問題則采用了控制區域（Control Domain）概念，將控制現場分區，減少各個控制區資源競爭的情況。而控制區域之間的是通過以太網交換機（交換式）來通信。

　　改進后的網絡結構如圖1所示。控制層網絡由100M以太網構成組成環形網絡。

　　每個控制區域（Control Domain）包含以太網交換機和嵌入式的工業以太網控制器，以及一些變送器和執行機構。如圖2所示。

　　而位于控制區域中的工業以太網控制器采用嵌入式系統來設計。