以太網(wǎng)長期以來一直是控制局域網(wǎng) (LAN) 和廣域網(wǎng)(WAN) 中數(shù)據(jù)傳輸方式的事實協(xié)議，其優(yōu)勢在企業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域已是眾所周知- 互操作性、冗余、靈活、可擴(kuò)展、快速，而且具有成本效益。在過去的幾十年中，以太網(wǎng)發(fā)展迅速，并快速進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
TCP/IP 辦公室應(yīng)用中使用的以太網(wǎng)層協(xié)議最初給業(yè)界帶來挑戰(zhàn)是因為其數(shù)據(jù)包會通過可變通路廣播到所有節(jié)點，沒有確定的目標(biāo)時間和后續(xù)延遲，因此無法實現(xiàn)機(jī)器到機(jī)器 (M2M) 通信所需的“實時”數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)在開發(fā)了多種以太網(wǎng)協(xié)議，不但可以提供以太網(wǎng)的所有優(yōu)勢，還可通過改良提供更低的延遲和確定性。這些協(xié)議包括 ModbusTCP/IP™、EtherCat™、EtherNet/IP™ 和 PROFINET™。因此，以太網(wǎng)在工業(yè)自動化應(yīng)用中的使用越來越多，迅速代替了傳統(tǒng)的 Fieldbus 協(xié)議 - 后者通常更復(fù)雜、經(jīng)常具有專用性并且距離和性能有限。實際上，工業(yè)以太網(wǎng)的規(guī)模現(xiàn)在已超過傳統(tǒng)的Fieldbus，并且年增長速度幾乎是 Fieldbuses 的四倍。
理解術(shù)語
工業(yè)領(lǐng)域中有很多容易混淆的術(shù)語－比如工業(yè)以太網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)、以及工業(yè) 4.0 和智能制造。工業(yè)以太網(wǎng)用于描述使用以太網(wǎng)的工業(yè)通信協(xié)議，而 IIoT（由 IoT 發(fā)展而來）、工業(yè) 4.0 和智能制造是可互換使用的，均指將工業(yè)生產(chǎn)和運營與實時數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能結(jié)合的趨勢。術(shù)語工業(yè) 4.0 表示這個趨勢可視為第四次工業(yè)革命－第一次是 19 世紀(jì)早期液壓和蒸汽動力機(jī)器的使用，第二次是 20 世紀(jì)早期出現(xiàn)鋼、電和裝配生產(chǎn)線，第三次是 20 世紀(jì) 60 年代在工廠環(huán)境中引入計算機(jī)。
工業(yè)以太網(wǎng)實際上是工業(yè) 4.0 和 IIoT 背后的關(guān)鍵驅(qū)動因素，因為它在制造領(lǐng)域的人機(jī)之間實現(xiàn)了全新水平的互連接性和通信，同時可提供實時信息以更好地控制和了解整個供應(yīng)鏈、自動化和簡化維護(hù)、并改進(jìn)協(xié)作和生產(chǎn)力－換句話說，就是智能制造。因為以太網(wǎng)協(xié)議可用于在 LAN 和 WAN 中傳輸數(shù)據(jù)，所以工業(yè)以太網(wǎng)也為在車間和辦公室間更好地共享信息鋪平了道路。借助龐大的以太網(wǎng) IT 技師群體和工具，支持也變得更簡單。
工業(yè)環(huán)境是苛刻的
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通常安裝在相對清潔舒適的環(huán)境中，例如辦公室建筑、學(xué)校和醫(yī)院。而工業(yè)以太網(wǎng)恰恰與此相反。工業(yè)以太網(wǎng)用在工廠中，甚至是長距離傳送機(jī)外和礦山內(nèi)。這些環(huán)境都會給線纜帶來巨大壓力。機(jī)械壓力包括沖擊、持續(xù)移動（機(jī)械臂和轉(zhuǎn)盤）、以及振動。切口會使?jié)駳夂突瘜W(xué)物質(zhì)進(jìn)入線纜，而某些行業(yè)（例如食品和飲料）每天會用軟管沖洗設(shè)備（包括線纜）。氣候壓力根據(jù)熱環(huán)境（烘焙、煉鋼）和冷環(huán)境中的溫度而變化。變速電機(jī)驅(qū)動 (VFD)、電機(jī)、接觸器和其他設(shè)備的電磁噪音會進(jìn)入以太網(wǎng)線和設(shè)備。這些“MICE”壓力因素可能是工業(yè)以太網(wǎng)線故障的主要原因，而且這些故障可能是間歇性的并且難以診斷。面臨環(huán)境挑戰(zhàn)，使用福祿克線纜測試儀可對TIA 1005中的E1、E2、E3等級環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行驗證。
機(jī)器對延遲更敏感
大部分人使用以太網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)、無線接入點、服務(wù)器、電話、電子郵件或打印機(jī)。以太網(wǎng)原本就是在人和設(shè)備（如打印機(jī)）之間傳輸數(shù)據(jù)包（又稱幀）。傳輸一個數(shù)據(jù)包需要的時間通常小于一毫秒。如果由于某些原因，數(shù)據(jù)包在第一次無法完成傳輸，以太網(wǎng)會一直嘗試，直到傳輸成功。在打印一份 2 頁的文檔時，這可能造成 2 秒延遲－而且沒有人會發(fā)現(xiàn)或關(guān)心。
工業(yè)以太網(wǎng)將機(jī)器連接到其他運行著重要、時間敏感、有時候是危險任務(wù)的機(jī)器?？紤]工業(yè)以太網(wǎng)控制一臺機(jī)器將一輛未裝配完的汽車送到下一個裝配站?？梢韵胂瘢苿渝e誤會傷害設(shè)備或人，或者影響質(zhì)量或生產(chǎn)速度。和打印機(jī)不同，如果有幾個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包延遲了即使不到一秒，也必須停止機(jī)器以避免潛在的安全問題。讓一切恢復(fù)安全狀態(tài)并重啟機(jī)器可能需要數(shù)小時的時間– 僅僅因為有幾個數(shù)據(jù)包丟失或延遲。
除以太網(wǎng)的各種優(yōu)勢外，人們還為工業(yè)環(huán)境設(shè)定了各種標(biāo)準(zhǔn)，從而在苛刻的工業(yè)環(huán)境中運行的時間敏感應(yīng)用可以可靠地運行。
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