1.以太网的首要缺点
在讲以太网的首要缺点前，有必要先了解一下以太网的通讯机制。以太网是指遵从IEEE802.3规范，能够在光缆和双绞线上传输的网络。它最早呈现在1972，由XeroxPARC所创立。当时以太网选用星型和总线型结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或更高。以太网发生推迟的首要原因是抵触，其原因是它利用了CSMA/CD技能。在传统的同享网络中，因为以太网中所以的站点，选用相同的物理介质相连，这就意味着2台设备一起宣布信号时，就会呈现信号见的互相抵触。为了处理这个问题，以太网规则，在一个站点拜访介质前，有必要先监听网络上有没有其他站点在一起运用该介质。假如有则有必要等候，此刻就发生了抵触。为了削减抵触发生的几率，以太网常选用1-继续CSMA，非继续CSMA，P-继续CSMA的算法2。因为以太网是以办公自动化为方针规划的，并不完全契合工业环境和规范的要求，将传统的以太网用于工业范畴还存在着显着的缺点。但其本钱比工业网络低，技能透明度高，特别是它遵从IEEE802.3协议为各现场总线厂商大开了方便之门，可是，要使以太网契合工艺上的要求，还有必要战胜以下缺点：
1.1 确定性
因为以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得在网络上存在抵触，特别是在网络负荷过大时，愈加显着。关于一个工业网络，假如存在着很多的抵触，就有必要得屡次重发数据，使得网间通讯的不确定性大大添加。在工业操控网络中这种从一处到另一处的不确定性，必定会带来体系操控功能的下降。
1.2 实时性
在工业操控体系中,实时可界说为体系对某事情的反应时刻的可测性。也就是说，在一个事情发生后，体系有必要在一个能够准确预见的时刻规模内做出反映。可是，工业上对数据的传递的实时性要求十分严厉，往往数据的更新是在数十ms内完结的。而相同因为以太网存在的CSMA/CD机制，当发生抵触的时分，就得重发数据，最多能够测验16次之多。很显着这种处理抵触的机制是以支付时刻为价值的。并且一但呈现掉线，那怕是只是几秒种的时刻，就有或许形成整个出产的中止乃至是设备，人身安全事故。
1.3可靠性
因为以太网在规划之初，并不是从工业网运用动身的。当它运用到工业现场，面临恶劣的工况，严峻的线间搅扰等，这些都必定会引起其可靠性下降。在出产环境中工业网络有必要具有较好的可靠性，可恢复性，以及可维护性。即确保一个网络体系中任何组件发生毛病时，不会导致运用程序，操作体系，乃至网络体系的溃散和瘫痪。
2.以太网工业运用处理机制
针对以太网存在的三大缺点和工业范畴对工业网络的特殊要求，现在已选用多种办法来改进以太网的功能和质量，以满意工业范畴的要求。下面介绍几种处理机制：
2.1 沟通技能
为了改进以太网负载较重时的网络拥塞问题，能够运用以太网沟通机(switch)。它选用将同享的局域网进行有用的抵触域区分技能。各个抵触域之间用沟通机衔接，以削减CSMA/CD机制带来的抵触问题和过错传输。这样能够尽量防止抵触的发生，进步体系确实定性，但该办法本钱较高，在分配弛缓冲过程中存在必定的延时。
2.2 高速以太网
咱们知道当网络中的负载越大的时分，发生抵触的慨率也就越大。有材料显现当一个网络的负菏低于36%时，基本上不会发生抵触，在负荷为10%以下时，10M以太网抵触机率为每五年一次。100M以太网抵触机率为每15年一次。但超越36%后跟着负荷的添加发生抵触的慨率是以几何级数的速度添加的。显着进步以太网的通讯速度，就能够有用下降网络的负荷。走运的是现在以太网现已呈现通讯速率达100M/S，1G/S的高速以太网，在加上详尽全面的规划及对体系中的网络结点的数量和通讯流量进行操控，完全能够选用以太网作为工业网络。
2.3 IEEE1588对时机制
IEEE1588界说了一个在丈量和操控网络中，与网络沟通、本地核算和分配目标有关的准确同步时钟的协议(PTP)。此协议并不是排外的，可是特别合适于依据以太网的技能，精度可达微秒规模。它运用时刻印章来同步本地时刻的机制。即便在网络通讯时同步操控信号发生必定的动摇时，它所到达的精度仍可满意要求。这使得它特别适用于依据以太网的体系。经过选用这种技能，以太网TCP/IP协议不需求大的改动就能够运转于高精度的网络操控体系之中。在区域总线中它所到达的精度远远超越了现有各种体系。此外，在企业的各层次中运用依据以太网TCP/IP协议的网络技能有着巨大的优势。
一个包含IEEE1588对时机制的简略体系至少包含一个主时钟和多个隶属时钟。假如一起存在多个潜在的主时钟，那么活动的主时钟将依据最优化的主时钟算法决议。一切的时钟不断地与主时钟比较时钟特点，假如新时钟参加体系或现存的主时钟与网络断开，则其他时钟会从头决议主时钟。假如多个PTP子体系需求互联，则有必要由鸿沟时钟来完成。鸿沟时钟的某个端口会作为隶属端口与子体系相联，并且为整个体系供给时钟规范。因而这个子体系的主时钟是整个体系的原主时钟。鸿沟时钟的其他端口会作为主端口，经过鸿沟时钟的这些端口将同步信息传送到子体系。鸿沟时钟的端口对子体系来说是一般时钟。
IEEE1588所界说的准确网络同步协议完成了网络中的高度同步，使得在分配操控作业时无需再进行专门的同步通讯，然后到达了通讯时刻形式与运用程序执行时刻形式分隔的作用。因为高精度的同步作业，使以太网技能所固有的数据传输时刻动摇下降到能够承受的，不影响操控精度的规模。IEEE1588的一大长处是其规范十分具有代表性，并且是敞开式的。因为它的敞开性，现在现已有许多操控体系的供货商将该规范运用到他们的产品当中了。并且不同设备的出产商都遵从相同的规范，这样他们的产品之间也能够确保很好的同步性。
3.典型工业以太网
跟着以太网技能的高速开展及它的80%的市场占有率和现场总线的显着缺点，促进工控范畴的各大厂商纷繁研宣布合适自己工控产品且兼容性强的工业以太网。其间运用最为广泛的工业以太网之一是德国西门子公司研制的SIMATIC NET工业以太网。它供给了敞开的，适用于工业环境下各种操控等级的不同的通讯体系，这些通讯体系均依据国家和国际规范，契合ISO/OSI网络参阅模型。SIMATIC NET工业以太网首要体系结构是由网络硬件，网络部件，拓扑结构，通行处理器和SIMATIC NET软件等部分组成。
