近年来，随着物联网的不断发展，人工成本的不断上扬，企业对于生产线自动化应用要求也增多。而随着以太网作为工业网络不断地更新升级，各个公司也在加速工业自动化系统和企业应用之间的深化整合。工业以太网作为一种高效的局域网络，它的构建也就成为智能工厂建设的核心。近年来，工业以太网开始广泛受到重视。

如果将一个制造工厂比作一个人的话，那么，连接设备与设备之间相互通信的工业以太网就是人体的神经系统，它能敏感地将各种信息反馈给指挥者，也是传输指令的重要通道。工业以太网作为一种高效的局域网络，从诞生之初，就担负着传感器数据传输、生产设备控制等功能，是现代工业自动化生产体系中的重要组成部分和工厂信息化的基础。它的构建也就成为智能工厂建设的核心。

工业以太网是智能工厂核心

如果说第三次工业革命的自动化，仅是将生产过程作为对象，对其进行信息技术的应用。工业4.0将信息技术的应用大幅扩大，进而衍生出“智能工厂”的概念。它的关键技术是信息技术。

“工业以太网，互联互通、实时控制，进而实现安全、节能将是智能工厂的核心技术。”。具体而言，包括生产设备联网实现自律协调作业的M2M，通过网络获取大数据的应用，开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同等。

因为现代智能工厂有四大关键点：一是要连接所有网络以拿到数据。二是要有智能机器。三是大数据，将所有设备、所有人连接后，所有数据都大批量传送到智能终端上。四是分析，得到数据后从中抓取出应用趋势来，提高设备状态的检测和预测水平。要形成高速传输、大数据，保证实时性、安全性和节能就变得十分关键。这正是工业以太网构建的要旨。

IIoT需要工业以太网

工业物联网(IIoT)在传感器技术、无线连接、能量采集、大数据以及云计算方面的创新，是在设备、系统和人之间进行无缝信息交换的一部分，它为制造企业在整个价值链上提高业绩、灵活性和响应能力铺平了道路。IIoT的发展需要工业以太网，通过以太网提供的数据，大数据分析可以为企业提供更有价值的信息。

考虑到更加高速的工艺对以太网的要求，以及更多的数据采集，工厂需要一个冗余网络，这样就可以很容易地在控制层解决网络问题。全网的可见性也会给边缘设备提供可依赖的网络。

一个具有三层路由器和二层管理型交换机的主机就可以满足核心网络的需求。二层非管理型交换机要求扩展包含在IP地址层的端口状态透明度，以及提高端口的服务质量，使之适应需要大量自动化网络的企业运行环境。不过缺点是这样的交换机价格昂贵并且实施的时候需要一个相对长的启动时间。

以太网的可靠性

随着更多的可编程逻辑控制器(PLC)、输入/输出(I/O)设备、终端计算机以及HMI等与以太网相连接，对以太网的鲁棒性要求会越来越高。对于那些没有进行升级、无法获得网络边缘透明度的自动化团队来说，可能会带来指数级的能源消耗。随着边缘设备的增加以及数据采集功能的提高，需要人工检查交换机的机会会减少，通过自动化的连接系统，会将损失的数据和设备情况及时上传。

更大的网络透明度加快了自动化和IT团队的故障诊断。支持Modbus/TCP以及SNMP协议的边缘交换机技术也让故障诊断更容易。在这个融合的网络模式里，团队可以快速地获得网络问题的解决方案。

例如，来自于工厂车间中温度传感器的数据可能对于工程师进行工艺分析，以及IT部门进行云存储和商业过程分析来说都很重要;一旦发现数据丢失变得明显，两个团队都可以及时发送或接收报警。

低成本管理型交换机

市场研究机构IHS的JohnMorse预测，“低成本的、较低功能性的二层交换机的采用，会更经济地满足用户的需求，就像更多的网路被扩展，以满足IIoT时代对于连接程度的需求。”在IHS2014年的一份关于工业以太网基础设施组件市场的报告中就指出，“从长远来看，随着企业对于成本的考量，非管理型交换机的需求将会逐步放缓，就像网络集线器一样。”

为了让自动化和IT软件获取更多端口状态的可见性，作为边缘交换机的二层非管理型交换机必须支持Modbus/TCP以及简单网络管理协议(SNMP)通讯。这会允许监测控制和数据采集(SCADA)、人机界面(HMI)软件、以及IT网络管理系统(NMS)软件实时地监控交换机设备的状态。

标准化多协议是以太网当前主要问题

如果说，构建高速、大数据安全和节能的工业以太网是抓住了智能工厂的“牛首”，那么解决工业以及网络的多标准问题，则是工业以太网的关键。近些年来，工业以太网经过了不断的发展，其实用性、易用性都获得了长足的进步，其应用范围也逐渐得到了扩展。然而，应用的快速增长也必然伴随着各厂商在这一领域的激烈竞争。时至今日，受到不同厂商支持的各种工业以太网纷纷搭建了自己的舞台。

许多不同的通信协议已成为工业以太网市场中的标准协议，因此希望支持市场所需不同协议、或者希望在同一台设备中支持多种协议的工业设备系统设计人员就要面临开发时间增加的问题。从某种程度上讲，不同种类的工业以太网之间是可以解决互联和互通的，但仍不能解决设备间互操作的问题。使用不同工业以太网的设备完全可以共存，但是不能对话。互操作是体现在应用层的差异，要在同样的网络中使用多种以太网设备就需要网关进行协议转换。

总结

面对工业以太网市场的旺盛需求，如何选择并使用好工业以太网，也成为了用户、系统集成商需要谨慎考虑的一环。工业以太网前期在中国的发展较国外发达国家滞后，但现在发展速度很快，各厂商在这方面的技术越来越成熟，也在产品的推广中积累了很多经验，目前对一般主流行业应用中的要求，以太网基本能够很好地满足。

在一些特殊的条件下，还会存在一些有待解决和完善之处。比如，网络的完全确定性，安全性，又如工业以太网所使用的双绞线，抗电磁干扰的能力就比较弱，传输的距离比较短，使用光纤传输能够解决传输距离的问题，然而又会使成本提高，但这些问题对整体的发展趋势影响不大。

（来源：OFweek工控网）