以太網相較工業(ye) 以太網有以下四大缺陷

在講以太網的主要缺陷前，有必要先了解一下以太網的通信機製。以太網是指遵循IEEE802.3標準，可以在光纜和雙絞線上傳(chuan) 輸的網絡。它最早出現在1972，由XeroxPARC所創建。當前以太網采用星型和總線型結構，傳(chuan) 輸速率為(wei) 10Mb/s，100Mb/s，1000Mb/s或更高。以太網產(chan) 生延遲的主要原因是衝(chong) 突，其原因是它利用了CSMA/CD技術。在傳(chuan) 統的共享網絡中，由於(yu) 以太網中所以的站點，采用相同的物理介質相連，這就意味著2台設備同時發出信號時，就會(hui) 出現信號見的互相衝(chong) 突。為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，以太網規定，在一個(ge) 站點訪問介質前，必須先監聽網絡上有沒有其他站點在同時使用該介質。，如果有則必須等待，此時就發生了衝(chong) 突。為(wei) 了減少衝(chong) 突發生的幾率，以太網常采用1-持續CSMA，非持續CSMA，P-持續CSMA的算法2。由於(yu) 以太網是以辦公自動化為(wei) 目標設計的，並不完全符合工業(ye) 環境和標準的要求，將傳(chuan) 統的以太網用於(yu) 工業(ye) 領域還存在著明顯的缺陷。但其成本比工業(ye) 網絡低，技術透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協議為(wei) 各現場總線廠商大開了方便之門，但是，要使以太網符合工藝上的要求，還必須克服以下缺陷：

（一）通信的非確定性

工業(ye) 控製網絡不同於(yu) 普通數據網絡的最大特點在於(yu) 它必須滿足控製作用對實時性的

要求，即信號傳(chuan) 輸要足夠快和滿足信號的確定性。實時控製往往要求對某些變量的數據準確定時刷新。由於(yu) 以太網采用CSMA/CD方式，網絡負荷較大時，網絡傳(chuan) 輸的不確定性不能滿足工業(ye) 控製的實時要求，故傳(chuan) 統以太網技術難以滿足控製係統要求準確定時通信的實時性要求，一直被視為(wei) “非確定性”的網絡。

（二）通信非實時性

在工業(ye) 控製係統中,實時可定義(yi) 為(wei) 係統對某事件的反應時間的可測性。也就是說，在一個(ge) 事件發生後，係統必須在一個(ge) 可以準確預見的時間範圍內(nei) 做出反映。然而，工業(ye) 上對數據的傳(chuan) 遞的實時性要求十分嚴(yan) 格，往往數據的更新是在數十ms內(nei) 完成的。而同樣由於(yu) 以太網存在的CSMA/CD機製，當發生衝(chong) 突的時候，就得重發數據，最多可以嚐試16次之多。很明顯這種解決(jue) 衝(chong) 突的機製是以付出時間為(wei) 代價(jia) 的。而且一但出現掉線，那怕是僅(jin) 僅(jin) 幾秒種的時間，就有可能造成整個(ge) 生產(chan) 的停止甚至是設備，人身安全事故。

（三）商用以太網不具備高穩定性與(yu) 可靠性

傳(chuan) 統的以太網在設計之初並不是為(wei) 工業(ye) 應用而設計的，沒有考慮工業(ye) 現場環境的惡劣的工況，嚴(yan) 重的線間幹擾以及機械、氣候、塵埃等條件的惡劣，而且以太網的抗幹擾（EMI）性能非常差，應用於(yu) 危險場合時，不具備本質安全性能；因此對設備的工業(ye) 可靠性提出了更高的要求。同時在生產(chan) 環境中工業(ye) 網絡必須具備較好的可靠性，可恢複性，以及可維護性。即保證一個(ge) 網絡係統中任何組件發生故障時，不會(hui) 導致應用程序，操作係統，甚至網絡係統的崩潰和癱瘓。

（三）安全性問題

在工業(ye) 生產(chan) 過程中，很多現場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體(ti) 等，對應用於(yu) 這些工業(ye) 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(ye) 現場的安全生產(chan) 。在目前技術條件下，對以太網係統采用隔爆、防爆的措施比較可行，即通過對Ethernet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(chan) 生的點火能量不外泄，以保證係統運行的安全性。對於(yu) 沒有嚴(yan) 格的本安要求的非危險場合，則可以不考慮複雜的防爆措施。工業(ye) 係統的網絡安全是工業(ye) 以太網應用必須考慮的另一個(ge) 安全性問題。工業(ye) 以太網可以將企業(ye) 傳(chuan) 統的三層網絡係統，即信息管理層、過程監控層、現場設備層，合成一體(ti) ，使數據的傳(chuan) 輸速率更快、實時性更高，並可與(yu) Internet無縫集成，實現數據的共享，提高工廠的運作效率。但同時也引人了一係列的網絡安全向題，工業(ye) 網絡可能會(hui) 受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與(yu) 非法操作等網絡安全威脅。

（四）總線供電問題

總線供電（或稱總線饋電）是指連接到現場設備的線纜不僅(jin) 傳(chuan) 輸數據信號，還能給現場設備提供工作電源。以太網從(cong) 設計之初就沒有考慮到這一問題，而工業(ye) 現場存在著大量的總線供電需求。

正因為(wei) 有以上諸多問題，普通的商用以太網是不能夠直接用於(yu) 工業(ye) 現場的控製的。為(wei) 了解決(jue) 這些問題工業(ye) 以太網便應運而生。

隨著互聯網技術的發展與(yu) 普及推廣，以太網傳(chuan) 輸速率的提高和以太網交換技術的

發展，傳(chuan) 統商用以太網的上述問題在工業(ye) 以太網中正在得到解決(jue) 。