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

一、以太網

以太網是一種有線計算機網絡技術，通常用于局域網(LAN)、城域網(MAN) 和廣域網(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以太網使用同軸電纜作為共享介質，而較新的以太網變體使用雙絞線和光纖鏈路以及交換機。在其歷史進程中，以太網數據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。以太網標準包括OSI 物理層的幾種布線和信令變體。

通過以太網進行通信的系統(tǒng)將數據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，以及錯誤檢查數據，以便可以檢測和丟棄損壞的幀;大多數情況下，高層協(xié)議觸發(fā)丟失幀的重傳。根據OSI 模型，以太網提供的服務包括數據鏈路層。48 位MAC 地址被其他IEEE 802網絡標準采用，包括IEEE 802.11 ( Wi-Fi ) 以及FDDI。以太類型值也用于子網訪問協(xié)議(SNAP) 標頭。

以太網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)議通常通過以太網承載，因此它被認為是構成 Internet 的關鍵技術之一。

二、以太網應用于工業(yè)現場的關鍵技術

(一)通信確定性與實時性

工業(yè)控制網絡不同于普通數據網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據準確定時刷新。由于以太網采用CSMA/CD方式，網絡負荷較大時，網絡傳輸的不確定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求，故傳統(tǒng)以太網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”的網絡。

工業(yè)以太網采取了以下措施使得該問題基本得到解決：

1、采用快速以太網加大網絡帶寬

以太網的通信速率從10、100Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在數據吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網絡負荷的減輕和網絡傳輸延時的減小，即網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

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，同時還可以實現全雙工通信，提高信道的利用率。

3、降低網絡負載

工業(yè)控制網絡與商業(yè)控制網絡不同，每個結點傳送的實時數據量很少，一般為幾個位或幾個字節(jié)，而且突發(fā)性的大量數據傳輸也很少發(fā)生，因此可以通過限制網段站點數目，降低網絡流量，進一步提高網絡傳輸的實時性。

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)先級來提高傳輸的實時性。

(二)安全性

在工業(yè)生產過程中，很多現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)現場的安全生產。

在目前技術條件下，對以太網系統(tǒng)采用隔爆、防爆的措施比較可行，即通過對以太網現場設備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施，使現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)的網絡安全是工業(yè)以太網應用必須考慮的另一個安全性問題。工業(yè)以太網可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網絡系統(tǒng)，即信息管理層、過程監(jiān)控層、現場設備層，合成一體，使數據的傳輸速率更快、實時性更高，并可與Internet無縫集成，實現數據的共享，提高工廠的運作效率。

但同時也引人了一系列的網絡安全向題，工業(yè)網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絡安全威脅。

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

(三)穩(wěn)定性與可靠性

傳統(tǒng)的以太網并不是為工業(yè)應用而設計的，沒有考慮工業(yè)現場環(huán)境的適應性需要。由于工業(yè)現場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣控制工程網版權所有，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，主干網可采用光纖傳輸，現場設備的連接則可采用屏蔽雙絞線

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